용인신문 | 체외수정(IVF)의 성패를 좌우하는 가장 중요한 과정은 어떤 배아를 자궁에 이식하느냐다. 지금까지는 숙련된 배아연구원이 현미경으로 배아의 모양과 세포 분열 상태를 살펴 경험을 바탕으로 선택하는 방식이 일반적이었다. 하지만 앞으로는 배아의 '겉모습'이 아니라 내부 구조를 수치로 분석한 데이터를 기반으로 가장 건강한 배아를 고르는 시대가 열릴 전망이다.

KAIST 연구진이 살아있는 난자와 초기 배아를 손상시키지 않고 내부 구조를 3차원으로 분석해 발달 가능성을 예측하는 기술을 개발했다. 난임 치료의 핵심인 배아 선별을 사람의 경험에서 객관적인 데이터와 인공지능(AI) 기반 분석으로 전환할 수 있는 원천기술이라는 평가를 받고 있다.

KAIST 물리학과 박용근 교수 연구팀은 최근 영국 런던에서 열린 유럽인간생식배아학회(ESHRE) 2026 연례학술대회에서 이번 연구로 기초과학상(포스터 발표 부문)을 수상했다. 이 상은 학회에서 발표된 기초과학 분야 연구 가운데 가장 뛰어난 성과 한 편에만 수여되는 상이다.

난임 치료에서 여러 개의 배아 가운데 어떤 배아를 이식하느냐는 임신 성공률을 결정하는 핵심 변수다. 그러나 난자와 배아는 실제 환자에게 이식되는 살아있는 세포이기 때문에 조직을 떼어내거나 형광염색을 하는 일반적인 세포 분석법을 사용할 수 없다.

이 때문에 현재 대부분의 난임병원에서는 현미경으로 배아의 크기와 형태, 세포 수, 분열 속도 등을 관찰한 뒤 배아연구원의 경험을 토대로 이식할 배아를 결정한다. 동일한 등급의 배아라도 실제 착상 결과가 크게 달라지는 이유도 여기에 있다.

연구진은 이 한계를 극복하기 위해 '홀로토모그래피(Holotomography)'라는 광학기술을 적용했다.

이 기술은 빛이 세포를 통과하면서 굴절되는 정도를 측정해 세포 내부를 3차원으로 재구성하는 방식이다. 별도의 염색이나 화학물질을 사용하지 않아 살아있는 세포를 손상시키지 않으면서 내부 구조를 정밀하게 분석할 수 있다.

연구팀이 생쥐 초기 배아를 분석한 결과 발달 가능성이 낮은 배아일수록 세포 내부 물질의 분포가 불균일했다. 반대로 정상적으로 배반포까지 성장한 배아는 내부 굴절률이 상대적으로 균일한 특징을 보였다.

연구진은 특히 세포 안에 지방을 저장하는 '지질방울'의 분포가 이러한 굴절률 차이를 만드는 중요한 요소라는 사실도 확인했다. 즉 겉으로는 비슷해 보이는 배아라도 내부 구조를 수치화하면 발달 가능성을 더 일찍 예측할 수 있다는 의미다.

이번 연구는 단순히 새로운 현미경 기술을 개발한 데 의미가 있는 것이 아니다. 배아를 사람의 주관적인 판단이 아닌 객관적인 수치와 AI 알고리즘으로 평가하는 기반을 마련했다는 점에서 난임 치료 패러다임을 바꿀 가능성을 제시했다.

향후 사람의 난자와 배아를 대상으로 임상 검증이 완료되면 착상 가능성이 높은 배아를 보다 정확하게 선별해 체외수정 성공률을 높이고 불필요한 반복 시술을 줄이는 데 도움이 될 것으로 기대된다.

박용근 KAIST 교수는 "살아있는 난자와 배아를 손상시키지 않고 내부를 3차원으로 정량 분석하는 기술이 국제적으로 학술적 가치를 인정받았다"며 "현재 사람 세포를 이용한 검증을 진행하고 있으며, 보다 객관적이고 정확한 난자·배아 평가 기술로 발전시켜 난임 치료 성공률 향상에 기여하겠다"고 말했다.

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※ 이 기사는 KAIST 연구진이 발표한 최신 연구 결과와 유럽인간생식배아학회(ESHRE) 발표 내용을 바탕으로 작성되었습니다. 특정 개인의 진단이나 치료를 대체하지 않으며, 실제 의학적 판단은 전문의 상담을 통해 이뤄져야 합니다.

※ 이미지: AI 생성 (ChatGPT, OpenAI) / 이해를 돕기 위한 참고용 시각 자료입니다.

※ 이 기사는 아기성공연구소 제공입니다.