바이오인

   Bioin스페셜 WebZine 2013년 33호 :  [차세대의공학연구동향]

줄기세포와 생체재료를 이용한 바이오장기 연구동향

박기동  아주대학교 분자과학기술학과 교수

1. 서론

  사람의 몸은 정자와 난자가 만나 생성된 수정란으로부터 만들어진 약 60조개의 세포로 구성되어 있다. 수정란은 세포분열을 거듭하여 다양한 종류의 세포를 생성하고, 생성된 세포는 유기적으로 조직화되어 다른 조직(tissue)과 장기(organ)을 형성하게 되며, 궁극적으로는 하나의 완전한 개체를 이루게 된다. 이렇게 형성된 몸 안의 수많은 장기들은 각종 원인에 의해 손상을 받게 될 때 스스로 재생될 수 있는 능력을 갖고 있으나, 질병과 사고로 인해 장기의 손상 정도가 재생 능력을 능가할 때는 심각한 기능장애가 발생되게 된다. 질병관리본부 장기이식관리센터의 2011년 통계에 따르면 장기이식(organ transplantation)을 받기 위한 대기환자는 21,861명으로 장기 종류에 따라 편차가 심하긴 하나 평균 1년 반 정도의 대기시간이 소요되는 것으로 알려져 있다. 비록 장기이식 성공률이 90% 이상으로 높지만 생체내 면역거부반응에 의해 재수술이 요구되는 경우도 있다. 이럴 경우 면역억제제를 투여하여 거부반응을 줄일 수 있으나 거부반응 항체가 몸 안에 생기기 쉬워 장기이식을 받기 어렵다. 장기 기증자 수가 수혜자 수를 따라가기 역부족이고 고령화로 인한 만성질환자 증가로 신장 등 장기에 문제가 있는 환자의 수가 급속도로 늘어나고 있어 기존의 장기이식법 외에 다른 대안이 요구되고 있다. 손상된 장기를 대체할 수 있는 방법으로 인공장기(artificial organ) 이식법이 꾸준히 대두되고 있으나, 기존 장기의 기능을 완벽히 수행할 수 있는 인공장기의 개발은 아직 요원한 실정이다.

  재생의학(regenerative medicine)은 손상된 조직 및 장기의 세포를 원상태로 돌리거나 건강한 세포로 대체하여 원래의 기능을 수행할 수 있도록 만드는 의료분야로서 지난 수십 년간 실험실에서 나온 결과가 임상에 적용되기까지 놀라운 가능성을 보여주고 있다. 장기의 재생을 위해서 생체재료(biomaterial)와 세포(cell), 그리고 성장인자(growth factor)를 활용한 조직공학적 기법이 주로 연구되고 있으며 이는 지지체를 활용한 3차원적 조직구조체 만드는 방법과 온도감응성 고분자를 이용한 세포시트(cell sheet)를 제조하여 이식하는 방법, 탈세포화(decellularization)된 동물장기에 세포를 배양하여 제조하는 전체장기 조직공학법(whole-organ tissue engineering)이 사용되고 있다. 현재 이러한 다양한 방법을 이용하여 손상된 장기를 복원하거나 대체하기 위한 다각적인 시도가 꾸준히 이루어지고 있고, 그 결과 인공피부 및 인공연골 등이 제품화 되었으나, 조직학적으로 복잡하고 체내에서 다양한 기능적 역할을 수행하는 심장, 간, 췌장, 신장 등의 인공장기는 개발 단계에 있어 아직 임상적용이 어려운 상황이다. 그러나 인공장기를 구성하는 생체조직의 해부학적 및 기능적 이해와 더불어 다양한 성장인자의 조합, 기능성 지지체의 설계, 효과적 세포배양조건 등의 체계적인 연구가 병행되고 있어 차세대 인공장기 제조법으로 많은 각광을 받고 있다.

..........(계속)

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