1905년, 현재의 체코 공화국 지역에서 Eduard Zirm은 각막 손상으로 실명한 환자의 시력을 회복시킨 최초의 각막 이식 수술(keratoplasty)을 시행했습니다. 오늘날 전 세계의 안구은행은 기증받은 각막을 준비, 보관 및 병원에 분배하여 매년 수천 건의 시력 보존 각막 이식술이 수행될 수 있도록 하고 있습니다. 2012년 6월, JoVE는 이식 전 각막 이식편 준비를 위한 두 가지 서로 다른 방법을 제시하는 이탈리아와 미시간의 두 연구팀을 소개합니다.
이탈리아의 저자들은 안구에서 각막을 절제하는 기술을 보여주는데, 이 과정에는 먼저 각막을 일련의 멸균 용액에 담가 멸균 취급이 가능하도록 준비하고, 공막 표면에 절개선을 만든 후, 최종적으로 각막-공막 림(rim)을 안구에서 분리하는 단계가 포함됩니다. 각막이 제거되면 내피세포 밀도와 생존율을 확인하고 장기 보관을 위해 준비하며, 보관 기간 동안 배지는 안구 은행에 기탁된 다른 이식물들과 함께 고처리량 방식으로 주기적인 테스트를 거칩니다.
각막 이식 수술에서 전층 이식편은 관통 각막이식술(penetrating keratoplasty)이라 불리는 절차에 사용되지만, 일부 질환이 있는 각막에서는 내피세포층만 영향을 받는다는 점을 JoVE는 확인하였습니다. 미시간 대학교 및 Midwest Eye Bank의 저자들은 각막 내피층만을 이식하는 절차인 데스메막 박리 자동 내피 각막이식술(Descemet's stripping automated endothelial keratoplasty, DSAEK)을 통해 기증 각막의 추가 처리 과정을 보여줍니다. 이 비교적 최근의 절차는 각막을 정밀하게 절개하여 내피층을 이식용으로 분리할 수 있는 장치인 마이크로케라톰(microkeratome)의 사용을 통해 가능해졌습니다. 기증 조직의 균일성과 품질은 세극등 검사와 반사 각막 내피 현미경(specular microscopy)을 사용하여 검증하며, 이후 이식편은 각막 이식 수술을 위해 보관됩니다.
서로 다른 대륙의 두 저자 그룹이 협력하여 안구에서 각막 전체를 제거하고 내피 각막 이식을 위해 후층을 분리하는 단계들을 기록하였으며, 이는 감염이나 이식편 거부 반응의 위험을 줄이고 환자의 시력을 개선하는 과정입니다.
JoVE Neuroscience에서는 임상의와 과학자로 구성된 다학제 팀이 피질전도(ECoG)의 새로운 연구 응용 분야를 소개합니다. ECoG는 뇌에 직접 배치한 스트립 및 그리드 전극을 사용하여 뇌전증 환자의 발작 초점을 국소화하는 침습적 절차입니다. 이 절차는 절제 수술 중 보존해야 할 피질 영역을 매핑하는 데에도 사용될 수 있습니다. 피질 매핑은 특정 전극의 자극이 운동 또는 언어 장애를 유발하는지 모니터링함으로써 수행됩니다. 환자들은 일반적으로 발작 초점을 찾기 위해 약 일주일 동안 두개내 모니터링을 받게 되며, 이 기간은 연구자들이 비침습적 뇌전도(EEG)보다 신호 대 잡음 특성이 우수하고 기록 아티팩트에 덜 민감한 ECoG를 통해 작동 중인 인간의 뇌를 연구할 수 있는 독특한 기회를 제공합니다.
휴식 상태의 기저 활동을 결정한 후, 저자들은 단순한 인지 또는 운동 과제 수행 중에 high gamma 주파수 범위의 뇌 활동을 기록합니다. 그런 다음, 연구자들은 ECoG 신호를 기반으로 신속한 실시간 기능적 매핑을 수행하기 위해 SIGFRIED 소프트웨어 시스템을 사용하는 방법을 시연하며, 이러한 신호는 특정 과제와 관련된 뇌 영역에 관한 정보를 제공하기 위해 추가로 분석됩니다.
Bioengineering 분야에서 JoVE는 미세혈관계를 칩 위에 유사하게 재현할 수 있음을 보여주는 과학자 팀을 만납니다. 이 "칩"은 실제로는 내피세포로 코팅된 미세유체 채널을 갖춘 장치입니다. SU-8 포토리소그래피를 사용하여 실리콘 웨이퍼 위에 채널 패턴을 식각하며, 이 웨이퍼는 PDMS의 몰드로 사용됩니다. 장치가 제작되면 내피세포를 파종하여 채널 내에서 배양합니다. PDMS의 투명성 덕분에 현미경을 통해 세포를 이미징할 수 있습니다. 이러한 미세혈관계의 in vitro 모델은 정상적인 혈역학적 과정뿐만 아니라 혈액 질환을 연구하는 데 사용할 수 있는 제어된 미세환경을 제공합니다. 이 짧은 요약은 6월 한 달간 JoVE가 제공하는 콘텐츠의 일부를 맛보기로 보여준 것입니다. 더 자세히 살펴보면 성체 모기 조직 및 배아의 in situ 하이브리다이제이션 방법, 초파리의 유사분열 시각화, 배아줄기세포의 운동 뉴런 분화 등의 내용을 확인하실 수 있습니다. 계속해서 관심을 가져주시기 바랍니다.