[사회] 인공장기의 진화…'근육·신체기관' 척척 만들어내는 3D 바이오프린팅
[사회] 인공장기의 진화…'근육·신체기관' 척척 만들어내는 3D 바이오프린팅
  • 김한나 기자
  • 승인 2021.08.12 08:38
  • 댓글 0
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3D 바이오프린터에는 자신의 줄기세포, 콜라겐 등

[미디어한국] 메타버스에 4차산업혁명시대다.인공 장기가 급격히 진화하고 있다. 못만들어 낼 게 없는 3D프린터가 맞춤형 장기를 척척 만들어낸다. 다만 달라진 것은 종이와 석회, 잉크같은 것이 3D프린팅에 쓰이는 재료였다면 3D 바이오프린터에는 자신의 줄기세포, 콜라겐 등이 쓰인다.

한국보건산업진흥원에 따르면 최근 가톨릭대학교 서울성모병원의 김성원 교수와 가천대학교 이진우 교수, 포항공대 조동우 교수, 그리고 바이오프린팅 기업인 티앤알바이오팹 연구팀은 3D바이오프린팅 기술을 통해 이식용 인공 기관(trachea)을 세계 최초로 개발했다.

이들은 줄기세포 및 연골세포가 들어있는 자체 개발 바이오 잉크 2종을 인체 이식이 가능한 생분해성 합성 고분자 물질인 폴리카프로락톤과 함께 3D바이오프린터에 넣었다. 바이오잉크는 다른 세포의 유착 및 성장을 돕는데, 3D바이오프린터는 재료들을 착착 쌓아올려 기관을 만들어낸다.

3D바이오프린팅으로 기관을 만드는 공정 -한국보건산업진흥원 제공

장기 이식은 수요에 비해 공급이 매우 부족해 매년 장기 이식 대기자가 더 늘어나는 상황이다. 2019년 말 기준으로 장기 기증자는 432명인데 장기이식 대기자는 매년 3만2990명, 이식 대기 중 사망하는 이들은 2136명이다. 연간 이식 대기자가 기증자보다 73배 더 많은 극심한 불균형을 해결하기 위해 과학자들은 많은 실험을 해왔다.

돼지 등의 장기를 사람에게 이식하는 이종장기이식, 인공각막처럼 기계나 인공 물질이 장기를 대신하는 방법이 이전까지 잘 알려졌던 인공장기 이식 방법이었다.

2006년에는 사람 귀를 등에 달고 있는 쥐의 모습이 외신을 탔다. 미국 MIT의 한 과학자가 쥐에게 사람 귀 부분의 복원세포를 이식해 손상된 인체의 부분을 복원시킬 수 있는지 실험했는데 귀 복원세포 이식 만으로도 점차 온전한 형태의 사람 귀가 됐다.


그런데 이 방법은 동물학대 문제와 거부반응에 대한 우려, 기계 장기의 경우 고장의 우려가 있었다. 하지만 유전자연구의 비약적인 발달 덕에 동물을 이용하지 않고 환자 자신의 세포에 기반해 자신의 신체 내에서 장기를 키우는, 또는 외부에서 키워 이식하는 바이오기술이 발전해 나가기 시작했다. 이는 상대적으로 부작용이 적고 환자 몸의 일부로 생착해 성장하기 쉬웠다.

인체는 여러 유형의 세포로 구성되어 있고 인체는 이들 세포를 다양하게 인쇄하는 능력을 갖고 있다. 3D바이오프린팅이 사용하는 방법에는 사진석판술(photolithography), 자기 3D 생체인쇄법, 직접 세포 압출성형법 등이 있다.

3D에서 더 나아가 김근형 성균관대 바이오메카트로닉스학과 교수팀은 지난 6월 미국 웨이크포레스트재생의학연구소와 전남대 공동연구진과 함께 인공근육으로 실제 근육을 되살리는 4D프린팅 기술을 개발했다.

4D프린팅은 3D로 프린팅한 물체가 환경과 시간에 따라 스스로 변형할 수 있게 만드는 출력방법이다. 이 경우는 돼지 골격근 세포와 사람 다리 부위의 근육 세포를 넣어 바이오잉크를 만든다. 그리고 근육이 손상된 쥐에게 이 바이오잉크로 만든 인공 근육 섬유를 주입했더니 8주 뒤 실제 정상 근육의 90%가 되살아났다.



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