유도만능줄기세포를 심장세포로 분화시킨 뒤 바이오프린터 이용해 제작 바이오라이프4D의 바이오프린터는 이식수술에 사용할 수 있는 사람 심장을 3D 프린트로 제작한다. / 사진:BIOLIFE4D심장이식에 큰돈이 들지 않고 대기자 리스트에서 오래 기다리지 않아도 되는 세상을 그려 보자. 생사를 건 수술 후 면역억제요법을 받지 않아도 된다고 상상해 보자. 다행히 머지않아 그런 상상이 곧 현실이 될 듯하다. 바이오라이프4D가 그런 우려를 씻어내고 심장병과 심장이상이 있는 사람들에게 더 많은 도움을 줄 수 있는 기술을 개발 중이다.
바이오라이프4D가 현재 개발 중인 기술은 바이오프린터다. 의료 전문가와 과학자들이 3D 프린트로 사람 심장을 찍어낸 뒤 도움이 절실한 환자에게 이식할 수 있다. 이 회사의 솔루션은 유도만능줄기세포(iPS cells)의 확보를 수반한다. (주어진 기능에) 특수화된 성체세포를 분화라는 과정을 통해 특수화된 심장세포로 만든다. 그 심장세포가 바이오프린트 심장의 구성요소가 된다.
이 기술의 궁극적인 목표는 3D 프린트 심장의 제작이지만 바이오라이프4D는 그 이상의 역할을 하도록 했다. 이 3D 프린트 심장은 환자 자신의 세포를 이용해 수혜자의 건강에 어떤 문제도 일으키지 않는다. 회사 측은 “심장이 말 그대로 환자 자신의 세포로 만들어지기 때문에 신체가 바이오프린트 심장을 이물질로 간주하지 않아 거부반응 확률이 한층 낮아진다”고 말했다.
장기거부 반응은 수혜자의 신체가 새 장기를 이물질로 인식할 때 발생하는 심각한 문제다. 문제가 심각할 경우 사람을 살리려는 장기이식이 오히려 환자의 건강을 해치는 결과가 된다. 과학자들은 그 뒤 수혜자의 체내에 면역억제제를 투여하는 방법으로 장기거부 반응을 막으려고 최선을 다해 왔다. 그러나 면역억제요법은 감염 같은 더 해로운 문제를 초래하기도 한다.
바이오라이프4D의 기술은 장기거부반응을 최소화한다. 3D 프린트 심장이 환자 자신의 세포로 이뤄져 광범위한 면역억제요법이 필요 없어진다고 회사 측은 말한다. 따라서 이는 회복이 순조롭게 진행돼 환자가 전통적인 심장이식을 받을 때보다 더 빨리 일상생활로 복귀할 수 있다는 의미다.
바이오라이프4D의 바이오프린터는 첨단·특수 형태의 3D 프린팅 목적으로 설계됐다. 사용된 인간 혈액세포의 생체적합성과 적절한 온도를 고려하는 첨단 기법들의 결합을 통해 실용적인 인간 심장을 만들어내도록 제작됐다. 마지막 과정에서 바이오프린팅의 최종 결과물이 이식 준비를 갖추는 데 전산의학(computational medicine)도 큰 역할을 한다.
바이오라이프4D는 바이오프린터의 전산 모델화를 위해 존스홉킨스대학 심혈관계 생체정보학·모델링 센터 소장이자 전산의학연구소 소장인 레이먼드 윈슬로 박사에게 도움을 청했다. 또한 노스웨스턴대학(일리노이주 에반스턴과 시카고 캠퍼스), 노스웨스턴 메모리얼 병원, 시카고대학, 일리노이대학, 아르곤국립연구소와 제휴해 바이오프린터 개발에 필요한 최첨단 설비와 장비를 최대한 활용했다.
3D 프린트 심장의 개발 전망이 밝아진 건 분명하다. 그러나 바이오라이프4D는 그 기술이 단시일 내에 상용화가 가능할지는 확신할 수 없다고 말했다. 그들은 앞으로 2~3년 뒤에는 의료계에 희소식을 전하게 되리라는 희망을 갖고 있다. 또한 1% 부자뿐 아니라 심장이식이 필요한 모든 사람에게 그 기술이 보급되기를 바란다.
- 코라손 빅토리노 아이비타임즈 기자
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