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헤모사이토미터(hemocytometer)는 현미경을 사용하여 세포를 세는 데 오랫동안 사용되어온 유리로 만들어진 작은 디바이스입니다. 이 작은 디바이스의 도입은 지난 백 년간 실험실에서 세포의 개수를 정확하게 셀수 있도록 도와주었지만 오늘날 기술의 발전은 헤모사이토미터를 좀더 정교한 자동 장비로 대체해버렸습니다. 본 블로그에서는 헤모사이토미터가 무엇인지, 그 역사적 중요성, 그리고 자동 세포 계수기가 헤모사이토미터를 어떻게 혁신했는지에 대해 살펴보겠습니다.
헤모사이토미터는 그 이름에서 유추할 수 있듯이 원래 혈액 세포를 세기 위해 설계된 특수 유리 장치입니다. 19세기 후반 프랑스 해부학자 루이-찰스 말라세(Louis-Charles Malassez)에 의해 발명되었으며, 한 세기 이상 동안 실험실에서 중요한 도구로 사용되어 왔습니다. 헤모사이토미터는 표면에 격자가 새겨진 두꺼운 유리와 샘플을 모세관 현상으로 주입할 수 있도록 해주는 커버글래스로 구성됩니다. 커버글래스가 덮여진 헤모사이토미터는 항상 일정한 높이를 유지하며, 샘플 주입시 단위면적당 일정한 부피를 가지도록 설계되어 있습니다. 이를 통해 과학자들은 특정 부피의 액체에서 세포의 수를 세어 샘플의 세포 농도를 정확히 계산할 수 있습니다.
헤모사이토미터는 그 정확성과 사용 편의성 덕분에 수많은 실험실에 빠르게 보급되었습니다. 이는 병원의 임상 실험실에서 혈액내 혈구의 농도를 측정하거나, 미생물학자가 박테리아, 효모 등 다양한 미생물의 농도를 측정하거나, 세포 배양시 세포 농도를 측정하는 데 필수적인 도구로 광범위하게 사용되어 왔습니다. 시간이 지나면서 헤모사이토미터의 측정 결과는 수많은 과학 데이터와 논문에 인용되었으며, 많은 분야의 세포 측정 시 표준 방법으로 채택되었습니다.
헤모사이토미터의 사용이 확산됨에 따라 특정한 응용 분야에 최적화 하기 위한 여러 방향의 개선 이 이루어졌습니다.
개선된 격자 패턴: 다양한 세포 유형과 농도에 맞추기 위해 노이바우어(Neubauer), 개선된 노이바우어(Improved Neubauer), 부르커(Burker) 격자와 같은 다양한 격자 패턴이 도입되었습니다.
다양한 높이 모델: 일반적인 세포를 측정하는데 사용된 헤모사이토미터의 챔버 높이는 100 마이크로미터이지만 작은 크기의 박테리아를 카운팅하기 위한 특별한 높이의 챔버가 개발되어 사용되었습니다. 이 경우 챔버의 높이는 20 마이크로 미터로 디자인 되었습니다.
이중 챔버 디자인: 이중 챔버를 가진 헤모사이토미터는 중복 샘플을 동시에 계수할 수 있게 하여 신뢰성과 정확성을 높였습니다.
재료 및 제조: 유리 제조 기술의 발전으로 헤모사이토미터의 내구성과 정밀도가 향상되었습니다. 또한 플라스틱으로 제작된 일회용 헤모사이토미터가 개발되기도 하였습니다.
샘플 준비: 세포 현탁액을 트리판 블루(Trypan blue)와 같은 염료와 혼합합니다. 이는 살아있는 세포와 죽은 세포를 구분하기 위함입니다.
샘플 로딩: 커버 글래스를 덮은 헤모사이토미터의 로딩 위치에 염색된 샘플을 주입합니다. 이때 모세관 현상에 의해 샘플은 빠르게 헤모사이토미터의 챔버 전체로 이동하게 됩니다.
세포 계수: 현미경을 사용하여 격자 내의 세포를 육안으로 셉니다. 일반적으로 여러 사각형의 세포 수를 카운팅 한뒤 평균값을 구해 정확성을 높입니다.
농도 계산: 카운팅 값과 격자 위치의 부피를 기반으로 원래 현탁액의 세포 농도를 계산합니다.
지난 한세기 동안 사용된 헤모사이토미터는 세포 카운팅, 특히 혈액 세포 카운팅에서 획기적인 발전을 가져왔습니다. 헤모사이토미터의 발명 이전에는 세포 농도를 추정하는 것이 매우 힘들고 부정확하였지만, 헤모사이토미터의 발명으로 인해 보다 정확하고 재현 가능한 세포 카운팅이 가능해 졌으며, 이에 따라 혈액학, 미생물학, 세포 생물학과 같은 분야의 연구를 크게 발전시켰습니다. 특히 헤모사이토미터의 간단한 설계와 사용 편의성, 저렴한 비용은 전 세계 실험실에서 널리 사용되어온 원동력이었다고 할수 있습니다.
헤모사이토미터가 널리 사용될수록 그 한계와 불편함도 따라서 노출되어 왔습니다.
카운팅 시간: 사람의 육안에 의존하는 수동 카운팅은 많은 샘플을 처리할 때 많은 시간이 소요되며 대단히 노동 집약적인 과정입니다.
주관적 결과: 육안 판정은 근본적으로 결과의 정확성과 재현성에 영향을 미칠 수 있었습니다.
Throughput: 숙련된 기술자의 노동에 의존하는 헤모사이토미터는 그 처리량과 효율성이 제한될 수 밖에 없었습니다.
최근 20년 사이에 등장한 자동 셀카운터는 이러한 헤모사이토미터의 단점을 극복하기 위해 개발된 자동화 장비로 헤모사이토미터를 대체하는 우수한 대안으로 떠올랐습니다. 자동 셀카운터는 이미지 분석, 유세포 분석, 전기 임피던스와 같은 다양한 방식의 첨단 기술을 활용하여 세포를 신속하고 정확하게 카운팅 할수 있다는 것을 보여 주었습니다.
헤모사이토미터의 단점을 극복하기 위해 개발된 만큼 자동 셀카운터의 장점은 헤모사이토미터의 단점과 동일하다고 할수 있습니다.
속도: 자동 시스템은 수동 카운팅에 비해 훨씬 짧은 시간에 세포를 처리하고 계수할 수 있습니다.
정확성: 소프트웨어 알고리즘과 일관된 방법론이 인간의 주관적 판단과 오류를 줄이고 정확성을 높입니다.
재현성: 자동 시스템은 인간의 오류와 주관성을 제거하여 보다 일관된 결과를 제공합니다.
사용 용이성: 최소한의 교육이 필요하여 실험실에서 접근성과 효율성을 높입니다.
다양한 데이터 제공: 자동 셀카운터는 세포 생존율, 세포의 크기 분포도, 세포의 군집도와 같은 추가적인 데이터를 제공하여 샘플에 대한 더 깊은 통찰력을 제공합니다.
헤모사이토미터는 한 세기 이상 동안 실험실에서 세포 카운팅의 초석이자 표준이었습니다. 그러나 기술발전에 따른 자동 셀카운터의 출현은 세포카운팅의 방법을 혁신적으로 변화시켜 비교할 수 없는 속도, 정확성 및 편리성을 제공하고 있습니다. 기술이 계속 발전함에 따라 자동 세포 계수기는 연구 및 임상 응용에서 더욱 필수적인 도구가 될 가능성이 높으며 생명 과학 분야에서의 새로운 발견과 혁신을 촉진할 것입니다.
결론적으로, 지난 한세기 동안 셀 카운팅의 표준을 담당했던 헤모사이토미터는 자동 셀카운터에 의해 대체되어 왔으며 그 속도는 더욱 빨라지고 있습니다. 물론 헤모사이토미터는 여전히 가치 있는 교육 도구이자 초기 과학 기기의 독창성을 증명하는 도구로 남아 있지만 현대적 실험실에서 그 역할은 매우 제한적이라고 할 수 있습니다.
