레이저 기반 바이오프린팅 기술로 망가진 심장 복구할 수 있는 줄기세포 패치 개발 중 과학자들은 3D 바이오프린팅한 세포 패치로 실험용 쥐의 손상된 심장 조직의 복구에 성공했다.심근경색이 급증하는 추세다. 미국에선 매년 70만 명 이상의 심근경색 환자가 발생한다. 의학이 발전하면서 심근경색이 일어난 심장의 혈액 공급 기능을 회복시켜 생명을 구할 수 있는 방법이 많아졌다. 약으로 혈전을 녹이거나, 카테터를 삽입해 혈전을 밀어내거나, 스텐트 시술로 동맥 내부를 계속 늘려줄 수 있다.
이런 처치로 심근경색의 생존률이 크게 높아졌지만 그렇다고 심혈관에 발생한 손상까지 치유되는 건 아니다. 심장은 하나의 큰 근육이며 어떤 근육이든 충격을 받으면 손상된다. 반흔(흉터) 조직이 생긴다는 뜻이다. 심장에 반흔 조직이 있으면 원만하게 기능할 수 없어 결국 심부전으로 이어진다.
그처럼 손상된 심장을 복구하려면 이식 외 다른 방법은 없다. 그러나 최근 심장질환 치료에 혁명을 일으킬 수 있는 첨단 해결책이 개발됐다. 미국 미네소타대학(트윈시티 캠퍼스)의 의공학 교수 브렌다 오글은 레이저 기반의 3D 바이오프린팅 기술로 환자의 망가진 심장을 수선할 수 있는 패치를 만들었다.오글 교수는 “자기만의 고유한 단백질을 3D 바이오프린팅 기술로 복제하는 방법”이라고 설명했다. “줄기세포로 만들어진 심장 근육세포를 혈관에 필요한 다른 세포와 혼합했다.” 그 단백질 패치는 반흔 조직을 뒤덮는 섬유아세포의 자연적인 형성을 막아준다.
3D 바이오프린팅 전문가, 심장전문의, 줄기세포 공학자들로 구성된 오글 교수팀은 실험쥐를 대상으로 그 패치를 테스트했다. 먼저 연구팀은 쥐에 인위적으로 심장마비를 일으켰다. 그 다음 패치를 주입하자 단 4주만에 심장의 기능이 크게 개선됐다. 오글 교수는 “패치에서 지속적인 전기신호가 만들어져 서서히 안정됐다”고 말했다. “그 결과 진동수를 정상적인 쥐 심장과 비슷한 3헤르츠까지 올릴 수 있었다.” 이 테스트 결과는 지난 1월 미국심장협회(AHA)가 발행하는 학술지 ‘순환기연구’에 실렸다.
미국 국립보건원(NIH)은 이 테스트 결과가 유망하다며 지난해 6월 오글 교수팀에 300만 달러 이상의 보조금을 지급했다. 연구팀은 그 보조금으로 돼지 심장에 이 패치를 테스트할 수 있다. 그러나 실제 병원에서 그들의 발명품이 사용되려면 상당한 시간이 걸린다. 세포 같은 생물학적 제품의 사용은 오랜 기간에 걸쳐 검증받아야 하며 품질도 보장돼야 하기 때문이다.
오글 교수는 “학계는 오랫동안 심장 근육을 대체하는 방법을 찾으려고 애썼다”며 “이제 우리 몸에서 줄기세포를 추출해 심장을 대체하는 방법을 개발할 능력을 갖추게 됐다”고 말했다.
- 제시카 퍼거 뉴스위크 기자
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