바이오인

1. 개요

(1) 정의

현대 사회는 산업화 및 고령화로 인해 조직 및 장기의 기능 상실 혹은 손상 환자의 수가 급증하고 있다. 장기이식수술은 이러한 환자에게 유일한 치료법이지만, 증가하는 수요량에 비해 장기기증 희망자 수는 현저히 낮아서 타인으로부터 공급되는 장기의 절대수가 부족한 실정이다. 장기이식을 대기 중인 환자의 수는 꾸준히 증가하여 2014년 10월 현재 23,963명에 이르고 있다. 장기이식을 받은 환자의 경우, 성공률이 90% 이상으로 높지만 생체 내 면역거부반응에 의해 재수술이 요구되는 경우가 있다.

이러한 이유로 타인으로부터의 조직 및 장기 이식을 대체할 수 있는 연구가 상당한 수준으로 진행되어오고 있다. 바이오 장기는 각막, 연골, 피부, 혈관, 간, 심장, 폐, 췌장 등 인간생체의 장기와 같은 기능을 갖는 기기를 인공적으로 만든 것을 의미하며, 생체 조직공학은 생체조직의 대용품을 만들어 이식함으로써 생체 기능의 유지, 향상, 복원을 가능하게 하는 것을 말한다. 인간의 조직과 장기를 복원, 재생, 대체하기 위해 재료공학 및 생명공학 등 다학제간 연구가 활발하게 진행되어지고 있다.

(2) 응용 및 활용분야

생체 조직공학은 뼈, 연골, 피부, 혈관 등 다양한 종류의 인체 조직을 재생시키는 데에 적용될 수 있다. 다양한 기술을 바탕으로 단순한 조직부터 복합조직 및 대(大)체적의 조직까지 만들어낼 수 있다. 또한, 다양한 세포와 바이오리액터를 이용하여 심장, 간, 신장 등의 전체 장기를 재생시키는 연구도 활발히 진행되고 있다.

이렇게 개발된 조직 및 장기는 인체에 삽입하여 질환을 치료 할 수 있을 뿐만 아니라, 화장품 및 다양한 약물 등의 유효성 평가에도 응용될 수 있다.

[그림 1. 생체조직공학 및 바이오장기 연구의 의 응용]

2. 국내외 연구동향 및 시장동향

가. 연구동향

(1) 국외 연구동향

생체조직공학은 손상된 조직이나 장기의 일부분을 복원 시키거나 대체하여 그 기능을 정상적으로 회복시키기 위한 학문이다. 전통적인 조직공학에서는 지지체, 세포, 신호전달을 주요 3요소로 보고 있다. (그림 2.) 현재까지도 이러한 요소에 초점을 맞춰서 다양한 연구가 진행되어 오고 있다. 조직공학적 기법을 통한 조직 재생은 그림 2와 같이 다공성 지지체에 세포와 신호전달 물질을 넣고 인체에 이식하는 방법의 치료법이다.                                  

[그림 2. 조직공학의 3요소 및 조직 재생을 위한 조직공학 기법]

조직 재생의 효율성을 높이기 위해서 생체의 환경을 모사할 수 있는 재료 개발이 많이 발표되어 왔다. 세포의 부착, 증식 및 분화에 영향을 미치는 나노크기의 미세 환경을 제공해 줄 수 있는 지지체 개발에 대한 접근도 보고되었다. 나노섬유 기반의 지지체는 조직의 세포외 기질과 유사한 두께 및 모양을 갖기 때문에 조직 재생이 극대화 될 수 있다는 연구이다. 지지체의 구조와 더불어 생물, 물리적인 요소를 더해주면 세포의 거동이 달라지고 이를 이용하여 조직재생을 극대화 할 수 있다는 연구도 Nature Materials (2013)에 발표되었다.

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