수십 년 동안 생명을 구하기 위한 인공장기 분야는 꾸준히 연구되어 왔다. 그럼에도 이식을 기다리는 대기자에 비하여 수요가 부족한 실정으로 많은 사람들이 이식자 대기명단에도 이름을 올리기 힘들다. 여기서 3D프린팅 기술의 발전으로 주문형 장기이식 분야가 떠오르기 시작하고 이젠 현실로 다가왔다.
목차
- 현실로 다가온 3D 바이오프린팅
- 인간세포로 인공심장 제작
- 3D 바이오프린팅의 미래
- 주문형 장기이식을 꿈꾸다
현실로 다가온 3D 바이오프린팅
의료 연구의 다양한 측면에서 관련기술은 느리지만 확실히 진보하고 있다. 국내 연구진이 얼마 전 바이오잉크를 개발했다는 기사를 접했다. 실제 3D바이오프린팅에 사용하는 생체 세포와 재료를 사용해 3차원 인공조직 구조를 구현하는데 바이오잉크는 반드시 필요하다. 기존의 바이오잉크가 인체 내 부작용을 야기시킬 위험성으로 인하여 인체 안전성과 그 효과를 검증하는 것이 어려웠지만, 이번에 개발된 잉크는 조직재생에 도움을 주는 단백질인 성장인자와 상호작용 할 수 있는 구조이며 세포의 성장, 면역 반응 등을 조절할 수 있고 장기간 보존이 가능하다고 한다.
인간세포로 인공심장 제작
세계최초는 19년도 기사를 통해 접한 이스라엘 텔아비브대 연구팀이 환자세포 등을 이용하여 인공심장을 3D프린팅으로 만드는 것이었다. 이식을 기다리는 동안 병이 악화되면서 사망하는 경우가 대부분이다. 인공심장은 환자 자신의 생체세포와 재료를 이용해 제작하기 때문에 거부반응 위험이 상당히 낮다고 한다. 배양을 통한 조직 성숙을 촉진하는 등 전기신호를 이용해 심장을 박동시킬 계획이며 동물실험을 통해 꾸준히 연구 중이라고 한다. 다음 과제는 완벽한 장기기능을 모방한 크고 견고한 구조의 장기를 제작하는 것이다. 일각에서는 세포생산도 품질의 문제라 심박 조율기 세포, 심방 세포, 심실 세포에 대한 연구도 진행 중이다. 단순히 혈액을 옮기는 기존의 심장 펌프와 달리 서로 다른 챔버 사이의 시간 오차뿐만 아니라 혈류, 압력변화에 민감하게 반응할 수 있는 기술력도 필요하다. 제작에 있어서 가장 큰 과제는 이러한 장치가 인체에 직접 이식하기 때문에 실제 인간의 신체 속 가혹한 조건에서도 분해되거나 부작용 없이 안전하게 융화되어야 할 것이다.
3D 바이오프린팅의 미래
다층 피부, 뼈, 근육 구조, 혈관, 미니 장기 등 모두 3D프린팅에 성공하였으나 해당 제품 중 여전히 인체실험이 진행되도록 허가받은 것은 없다. 웨이크 포레스트 대학교 재생의학 연구소에서는 모바일 피부 바이오프린팅 시스템을 개발하여 머지않은 미래에는 심각한 화상을 입은 환자들의 상처부위를 스캔하여 측정하고 3D프린팅 기술로 재생할 수 있을 것이라 내다봤다. 폴란드에서는 돼지에서 췌장의 포로토타입을 3D프린팅 했으며, 5년 이내 인체실험을 위하여 산소교환이 가능한 모세혈관 2억 개의 폐포가 있는 인간의 폐 스캐폴드를 성공하기도 했다. 드비르의 연구실에서는 토끼 크기의 심장을 생산하기도 했다. 드비르는 향후 20년 이내에는 기증자의 심장과 간이 필요하지 않을 것이라고 생각한다.
반면, 22년 미국 메릴랜드주에서 돼지심장을 이식하여 2개월 동안 생존한 사례가 있다. 이를 통하여 사람과 사람간의 신장 이식처럼 98%의 높은 성공률로 10~20년까지 유지가 가능하지 않다는 것을 반증하기도 하겠으나, 엄격한 장기이식 규정이나 절차 등에 가려져 있던 엄청난 수요가 드러날 것이라는 것이다. 보통은 장기가 부족한 탓에 수술에 성공할 것 같은 이상적인 환자들이 아니라면 이식명단에 오르지도 못하고 고통스러운 치료과정만 반복될 뿐이다. 일단, 간절하게 수술이 필요한 이들에게는 이러한 작은 인식과 환경의 변화도 필요하다.
주문형 장기이식을 꿈꾸다
인공장기를 만드는 기술개발이 결코 쉽지 않은 것임을 알고 있다. 인체 세포를 스캐폴드 내부로 넣어서 복잡한 기능을 수행하는 인체 조직들을 구성할 수 있을 것이라는 보장은 어디에도 없다. 스캐폴드란 인체 장기를 모방하여 만든 3차원 지지체로 세포가 부착되어 자랄 수 있는 구조을 제공하는 틀이다. 3D 프린팅이 불가능한 인체 부위는 사실상 없지만, 궁극적인 목적은 해당 환자의 인체 조직에서 자란 세포를 통해 조직을 구성하는 것이며 면역시스템의 거부반응 없이 이식이 가능하게 인체가 견딜 수 있는 장기를 제공해야 하는 것이다. 하루하루가 고통스러운 이들을 위하여 이식가능한 인체 장기를 받는 것이 먼 미래의 일만은 아닐 것이다.
댓글