발광영상에 대한 정량화 방법 개발

Development of Quantification Method for Bioluminescence Imaging

목적: 광학적 분자 발광영상은 발광효소를 이용하여 발광하는 빛의 신호를 영상화하는 기법이다. 발광하는 광량이 분자 변화 또는 세포 수와 비례하고 신호 대 잡음비가 좋아서 영상을 얻고, 정략분석이 가능하다. 이 연구에서는 정량적 분석을 위해 비례적 측정 정량화기법을 개발하였다. 대상 및 방법: 개발 중인 ALIS (animal light imaging system) 광학발광영상 카메라에서 박테리아 수를 달리한 박테리아 광원 3가지와 또 다른 3가지 광원을 이용하여 발광영상을 측정하였다. 일정한 세기의 광원에 대해서 측정 방법을 수학적으로 표현하기 위해 cd와 광속의 개념을 이용하여 간단한 수식을 유도하였다. 실험을 통해 측정시간 1초를 기준으로 얻어진 값으로 표준 정량화 함수를 얻었다. 얻어진 정량화 함수를 이용하여 박테리아를 이용한 실험에 필요한 함수의 상수 값을 구했으며, 세 가지 세기가 다른 광원을 이용하여 측정한 값을 측정시간과 함께 정량화 식에 대입하여 측정하였다. 결과: 표준측정함수를 이용하여 측정시간에 비례하는 정량적 값을 얻을 수 있었다. 정량화결과를 측정시간으로 나눠준 값은 일정하였으며, 측정시간에 대비한 비례적 값을 얻을 수 있었다. 결론: 측정한 결과를 정량화 함수에 대입하여 정량화시킨 값은 표준정량화 하기에 적합하였다. 이 정량화 방법은 다른 광학적 분자영상 장비에 적용하여도 빛의 세기를 표준화 시킬 수 있을 뿐 만 아니라 성격이 다른 각각의 광원에 대해서도 보다 정량적인 분석을 시행할 수 있으므로, 새로운 표준 정량화 방법으로 발전시킬 수 있을 것으로 기대한다.

Purpose: Optical molecular luminescence imaging is widely used for detection and imaging of bio-photons emitted by luminescent luciferase activation. The measured photons in this method provide the degree of molecular alteration or cell numbers with the advantage of high signal-to-noise ratio. To extract useful information from the measured results, the analysis based on a proper quantification method is necessary. In this research, we propose a quantification method presenting linear response of measured light signal to measurement time. Materials and Methods: We detected the luminescence signal by using lab-made optical imaging equipment of animal light imaging system (ALIS) and different two kinds of light sources. One is three bacterial light-emitting sources containing different number of bacteria. The other is three different non-bacterial light sources emitting very weak light. By using the concept of the candela and the flux, we could derive simplified linear quantification formula. After experimentally measuring light intensity, the data was processed with the proposed quantification function. Results: We could obtain linear response of photon counts to measurement time by applying the pre-determined quantification function. The ratio of the re-calculated photon counts and measurement time present a constant value although different light source was applied. Conclusion: The quantification function for linear response could be applicable to the standard quantification process. The proposed method could be used for the exact quantitative analysis in various light imaging equipments with presenting linear response behavior of constant light emitting sources to measurement time.