'인공장기 거부반응' 인공혈관으로 알아낸다

KIST-서울대병원 공동연구
3일만에 인공혈관 만드는 기술 개발
인공장기 이식전에 부작용 미리 확인

KIST 연구진은 혈관의 주성분인 콜라겐과 피브린으로 튜브형태를 만든 뒤 혈관내피세포를 안쪽에 배양해 인공혈관을 완성했다. KIST 제공

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 인공혈관을 만드는 기술을 개발했다. 이 인공혈관으로 인공장기가 사람에게 이식하기 전 거부반응이 있는지 미리 알 수 있게 됐다.

한국과학기술연구원(KIST)은 생체재료연구센터 정영미 박사팀이 인공장기 이식의 성공여부를 미리 알아낼 수 있는 바이오 인공혈관을 개발했다고 8일 밝혔다.

정영미 박사는 "순환계 인공혈관 플랫폼은 제작법이 간단해 기업이나 병원 등에서 개발한 혈관관련 신약이나 면역치료법에 대한 전임상 툴로도 사용될 수 있어 상업적으로도 효용성이 클 것"이라고 말했다.

인공 장기나 의료기기를 몸에 이식할때 나타나는 대표적인 거부반응은 피가 굳어 혈관이 막히는 것이다. 지금까지 이를 확인하기 위해서는 사람이나 동물에게 직접 이식하기 전까지는 알수 없었다.

연구진은 이 문제를 해결하기 위해 인공혈관을 먼저 개발했다. 우선 혈관의 주성분인 콜라겐과 피브린으로 튜브형태를 만들었다. 여기에 혈관내피세포를 튜브 안쪽에 붙여 3일만에 배양해 인공혈관을 완성했다.

기존의 인공혈관 구조에서는 혈관내피세포 배양이 7~21일간 배양해야 했지만 연구진의 방식을 이용해 실험 시간을 대폭 단축했다. 이렇게 개발한 인공혈관 플랫폼은 체외 실험 뿐만 아니라 동물모델을 이용한 체내 실험도 가능하다.

정영미 박사는 "순환계 인공혈관 플랫폼은 실제 혈관과 구조적으로 유사하고 물리적, 생물학적 특성까지 모사했기 때문에 우리 몸의 순환계와 유사한 미세환경을 만들 수 있다"고 말했다.

KIST 연구진이 개발한 인공혈관 플랫폼을 이용해 돼지의 혈관 내피세포로 이뤄진 인공 돼지 혈관을 만들었다. 이 인공혈관을 사람의 면역반응을 가진 생쥐 모델에 이식해 부작용 여부를 실험했다.KIST 제공

연구진은 혈관 플랫폼에 유전자가 조작된 돼지의 혈관 내피세포로 인공 돼지 혈관을 만들었다. 여기에 사람의 혈액을 순환시켜 체외에서 실험했다. 또한 사람의 면역반응을 가진 생쥐 모델에 인공 돼지 혈관을 이식해 체내 시험도 진행했다. 두가지 면역 거부반응 평가 실험 결과, 연구진에서 조작한 특정 유전자로 제작한 혈관 샘플이 급성 면역 거부반응을 잘 억제한다는 것을 확인했다. 즉 실험에 사용된 유전자 조작돼지가 면역 거부반응이 적은 장기 기증 동물로 이용될 가능성을 확인했다.

이번 연구는 서울대병원 장기이식센터 양재석 교수팀과 함께 진행해 그 연구결과를 국제 저널인 '사이언스 어드밴시스(Science Advances)' 최신호에 발표했다.

한편, 질병이나 상해를 치료하기 위해 기증자로부터 장기를 이식하는 장기 이식 치료법은 수요에 비해 기증되는 장기의 수가 턱없이 부족한 것이 현실이다. 사람이 아닌 다른 동물의 장기를 안전하게 이식할 수 있다면 이러한 현실을 극복하는 대안이 될 수 있기 때문에 이와 관련한 연구개발이 활발히 진행 중이다.

특히, 돼지는 침팬지나 원숭이의 장기를 이식했을 때 나타날 수 있는 결핵이나 에이즈 같은 질병이 발견되지 않고, 저렴하게 대량 생산이 가능하다는 장점이 있어서 돼지 심장 판막이나 각막은 실제로 임상에서 장기 이식치료에 이용되고 있다.

하지만, 우리 몸은 다른 동물의 장기가 이식되면 해당 조직을 파괴하는 면역 거부반응을 일으킨다.

이러한 문제를 극복하기 위해 면역 거부반응을 일으키는 다양한 인자들을 유전적으로 조작해 장기이식용 돼지를 개발하려는 노력이 이어지고 있으나, 개발한 돼지의 장기가 인체에 적합한지 검증할 수 있는 방법이 제한적이어서 개발이 지연되고 있다.

[e-mail] 김만기 기자