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조선대학교 의과대학 송창훈 교수(연구책임자)와 서울대학교 의과대학 이국현(공동연구자) 교수팀은 과학기술부와 한국과학재단이 지원하는 지역대학 우수과학자 연구사업을 통하여 인공 자궁태반 치료기술 확보를 위한 동물모델을 국내 최초로 공동 수립함으로서, 조산아 치료와 태아수술 등 미래 첨단 의료기술 분야에서 세계적인 경쟁력을 확보하는데 기여하게 되었다.

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1. 연구배경

○ 인공 자궁태반이란 태아가 생존하는데 반드시 필요한 자궁과 태반을 인공적으로 만들어서, 태아를 엄마의 자궁속이 아닌 자궁 밖에서 키울 수 있는 인공장기의 일종이다.

○ 영화 속의 이야기와 같은 인공 자궁태반은 의학적으로 매우 중요한 연구로서, 조산아(혹은 미숙아) 치료의 미래기술이라 할 수 있는데, 임상의학·의공학·재료공학 등 학제간의 연구를 필요로 하고 있는 분야이다.

○ 인공 자궁태반은 폐 기능이 미성숙한 조산아나 폐 기능에 장애가 있는 신생아에게, 폐호흡에 의존하지 않고 제대(탯줄)을 이용하여 산소와 영양분을 공급받도록 함으로서 조산아의 생존과 치료를 돕는다.

 

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2. 인공 자궁태반 연구의 임상적 의의

○ 인공 자궁태반은 조산아(혹은 미숙아)를 치료하는 유일한 방법이다.

- 임산모가 여러 가지 원인, 즉 질병이나 사고, 선천성 질환 등의 이유로 임신을 더 이상 지속할 수 없을 때 태아를 엄마의 자궁태반이 아닌 인공적인 환경에서 키우고자 하는 것이 인공자궁태반이다. 따라서 인공 자궁태반은 초극소체중 출생아(조산아)의 치료의 유일한 방법이라 할 수 있다.

- 대부분의 미숙아는 비록 조산아로 태어났을지라도 아무런 이상 없이 인큐베이터에서 잘 자란다. 그러나 문제는 체중이 500 g 못되는 아주 미숙한 조산아의 경우 우선 폐가 미성숙한 까닭에 스스로는 엄마 자궁 밖에서 살아갈 수 없다.

- 이런 아이를 위해서 최근에 고빈도환기법, 액체환기법 등 인공환기법이 등장하여 상당한 진전이 있으나 아무리 인공환기법이 발달하여도 근본적으로 이러한 현대의학적인 치료는 미숙아가 폐호흡을 할 수 있다는 기본전제에 의존한다. 즉, 폐가 발달하지 않은 미숙아에게는 무용지물이라는 얘기가 된다.

- 해부학적으로 폐포가 형성되어 최소한의 호흡이 가능한 시기를 24주경으로 보고 있다. 그러므로 폐호흡에 의존한 현대의학의 치료 한계는 24주인 셈이다. 의학적으로 임신 24주 이전에 태어난 아이들은 의학적으로 생존 가능성이 없다고 하여 의학적 고려 대상이 되지 않고 있다.

○ 인공 자궁태반은 태아수술에 꼭 필요한 의학기술이다.

- 의학의 발달로 이제는 태아의 선천성 기형이나 질병들을 산전에 미리 발견할 수 있게 되었다. 예를 들어, 선천성 심장질환 등을 이미 임신 중 태아에게서 발견할 수 있다. 그래서 태아의 기형 등을 분만 전에 치료하거나 수술함으로서 치료성과를 높이고자 하는 시도가 이루어지고 있다.

- 실제로, 태아 심장수술은 그 효과가 좋아서 분만 이후에 하는 수술보다 결과가 좋다는 보고가 있다. 그런데, 문제는 태아수술 이후이다. 태아 수술 후에 자궁은 거의 예외 없이 조기진통이 발생하여 임신을 더 이상 유지할 수 없다는 것이다. 이때 인공 자궁태반이 필요하다.

- 태아에게 수술치료가 불가피 한 경우, 즉 태아의 횡경막 탈장 등은 발견즉시 수술이 필요하다. 제때에 수술해 주지 않으면 태아의 폐는 발달을 멈추어 출생 후 생존이 어렵게 되기 때문이다. 이런 상황에서 태아 수술과 수술 후 인공 자궁태반은 태아가 엄마 자궁 밖에서도 생존할 수 있는 유일한 환경이 된다.

○ 인공 자궁태반은 태아의 성장과 발달을 이해하고, 태아의 질병을 연구할 수 있는 중요한 연구재료가 된다.

- 인공 자궁태반 연구의 궁극적인 목표는 조산아를 치료하는 데 있지만, 그 이전에 태아연구의 재료로 활용된다는 점에서 그 효용가치가 매우 높다.

- 태아의학은 최근까지 미지의 영역이다. 태아 자체가 접근이 용이하지 않기 때문이다. 따라서, 인공 자궁태반은 실험동물 태아를 자궁 밖에서 살게 함으로서 태아의 생리, 질병발생, 약물에 대한 반응, 태아수술 등 태아연구에 매우 중요한 재료이다.

- 인공 자궁태반 동물모델은 수립 자체가 힘들고 어렵지만, 한번 모델 수립이 이루어지면 모체-태아간 약물전달경로, 기형발생기전, 뇌손상 기전, 장기발생 기전 등 의학적으로 중요한 연구재료를 제공해 주는 보고(寶庫)가 된다.

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3. 연구성과 및 향후계획

○ 송창훈, 이국현 교수가 국내 최초로 공동으로 수립한 인공 자궁태반 동물모델은 체외순환용 회로와 혈류를 순환시켜주는 펌프, 그리고 인공 폐의 일종인 막형산화기로 이루어진다. 여기에 태아를 넣어두는 인공자궁 챔버에 양수와 비슷한 성분의 인공양수가 채워진다.

○ 연구팀은 임신한 염소를 제왕절개 수술하여 태아의 탯줄에 체외순환 회로를 연결한 후, 태아를 어미로부터 분리시켜 인공양수 속에 넣는 동물모델을 수립하는 연구를 수행하였다.

○ 인공 자궁태반은 아직 사람에게 적용할 수 있는 단계가 아니어서, 임신한 염소를 이용한 동물모델을 사용해야 한다. 세계적인 연구동향으로는 유일하게 일본에서 인공 자궁태반 동물모델이 수립된 이후 이번 국내에서 보고된 사례가 두 번째이다.

○ 이번에 수립한 연구성과는 인공 자궁태반 기술에 의하여 태아를 약 48시간 생존시키는 단계이다. 그러나, 앞으로 생존시간이 연장되고 합병증에 대한 연구가 뒤따른다면 임상 활용을 앞당길 수 있을 것으로 전망된다.

○ 송창훈, 이국현 교수팀은 2004년 4월 일본산부인과학회 국제학술회의에서 이 연구결과를 발표한 바 있다.