최근들어 외국은 물론 국내에서도 인공심장을 이식하는 수술에 잇따라 성공했다는 뉴스를 자주 접하게 된다. 하지만 얼마전에는 미국에서 시술받은 환자는 아직까지 생존하고 있으나 지난 6월 고대 안암병원에서 수술한 환자는 수술 12일 만에 합병증으로 사망했다고 보도된 바 있다. 어쨌든 이런 사례는 우리에게 이미 인공심장 시대가 개막됐고 점점 더 현실적으로 다가오고 있음을 보여주고 있다.
최근에는 많은 국내외 바이오업체들이 인공심장뿐만 아니라 인공장기 개발에 열을 올리며 인간 수명 연장의 꿈을 실현하는 데 열중하고 있다.
이러한 인공장기를 만드는 기본기술은 조직공학(티슈 엔지니어링)의 성과다.
조직공학은 생명과학과 공학기술을 통합해 생체조직 구조와 기능의 상관관계를 이해하고 생체조직의 대용품을 만들어 이식, 몸의 기능을 유지·복원하는 기술이다.
인공장기는 원래 원시적인 공업용 재료를 이용, 인체 일부를 지지하거나 보철하는 임플랜트에서 출발했다.
이후 제2세대로 불리는 다음 세대 의사들은 일반연구자들이 고안한 화학재료를 이용, 손상된 장기의 일부분을 대체하기에 이른다.
생체와 작용성이 없는 물질을 그대로 이용했던 제2세대 조직공학은 이후 발전을 거듭, 생체와 작용하는 활성물질 개발시대로 접어들게 된다.
아주 정교하게 디자인된 고분자와 요업·금속재료 등이 주위의 조직세포를 자극해 더욱 빠르고 효율적으로 이식될 수 있도록 하는 생체재료사용시대를 이끌어낸 것이다.
이러한 생체재료는 인공 고관절과 콜라겐이 코팅된 인공혈관 등이 꼽힌다.
최근의 인공장기 개발 기술추세는 조직세포공학을 응용, 인체에서 추출된 조직세포와 합성재료가 동시에 사용되도록 하는 혼합형 인공장기까지 만들어냈다.
이에따라 기술개발의 초점도 인체의 장기를 재시술하거나 완전히 교체해 생체조직을 시술하기보다 손상된 조직의 개선과 회복에 맞춰지고 있다. 4세대 인공장기는 특정기능을 담당하는 세포·단백질을 분해하거나 분해되지 않는 고분자 재료에 결합해 고정시키고 배양한 후 원하는 조직과 장기의 성능을 강화해 생체요소와 가장 가깝게 재생하도록 만들어졌다.
아직 완벽한 인공장기는 개발되지 않았지만 손상된 장기를 대체할 수 있는 시대에 더 가까워진 것은 사실이다.
국내에도 손상된 연골을 치료하기 위해 자신의 정상 연골을 채취, 특정한 시약에 넣고 배양시킨 후 손상된 부위에 이식하는 시술이 성공했다.
이 방법은 환자 자신의 연골을 사용하기 때문에 이물질 이식시 생기는 생체거부 반응을 막을 수 있는 장점이 있다.
화상 등 피부조직의 심각한 손상으로 인해 고통받는 환자를 위한 인공피부도 인공장기 개발의 하나로 연구발전되고 있다.
이 기술은 먼저 세포기질을 구성하는 콜라겐 등을 이용해 인공피부를 만든 후 화상으로 노출된 피부에 이식한다. 이를 통해 세포들이 화상부위로부터 인공피부로 이동하게 만들고 피부에 혈관이 자라도록 하는 기술이다.
이와함께 혈관내 콜레스테롤 축적으로 생기는 혈액순환 장애 환자들의 고통을 없애기 위한 혈관삽입형 지방제거 물질을 개발하는 노력도 진행되고 있다. 또 기도 확보를 위한 기도 스텐트(stent) 등도 개발돼 수명연장을 도와주고 있다.
조직공학에 의한 인공장기 생산은 사회문제로 대두되고 있는 뇌사자 장기 기증이식 상의 논란, 인간 및 동물복제 방식에 의한 장기공급에 따른 윤리적 문제를 해결할 수 있는 대안이다.
이렇게 되면 그동안 보아온 많은 공상과학영화에서처럼 각각의 장기를 조합해 인간을 재구성하는 단계까지는 가지 않더라도 잃어버린 팔·다리 및 각종 장기를 실험실에서 배양, 재구성해 이식할 날이 수년 안에 도래할 것이다.
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해외 티슈엔지니어링그룹 http://www.ptei.org
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피츠버그 티슈엔지니어링넷 http://www.pittsburgh-tissue.net
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국내 한국조직공학연구회 http://ktes.or.kr
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리젠바이오텍 http://www.regenbiotech.com
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<김인순기자 insoon@etnews.co.kr>