10대 BIO 기술④ 바이오장기 생산 키메라 기술…"장기 교체 시대 여나"
장기 기증 및 이식 불균형 현상 해소·약물 치료 불가능 질환 극복 가능
바이오장기 생산 키메라 기술(Chimera technology for bio-organs)이 '2022년 10대 바이오 분야 미래유망기술'로 선정됐다.
지난 1월 미국 메릴랜드대학병원에서 유전자가 교정된 돼지 심장을 말기 심장병 환자에게 이식했고 환자는 두 달간 생존하며, 이종 간 장기이식 성공 가능성을 제시했다. 이에 따라 바이오장기 생산 키메라 기술이 새로운 생명 연장의 해결책이 될지 귀추가 주목된다.
한국생명공학연구원 국가생명공학정책연구센터에서 바이오장기 생산 키메라 기술(Chimera technology for bio-organs)'을 '2022년 10대 바이오 분야 미래유망기술' 중 하나로 선정했다.
바이오장기 생산 키메라 기술은 인간 줄기세포를 동물에 넣어 이식 및 치료 목적으로 인간의 조직이나 장기, 기관을 동물에서 생산하는 기술을 말한다. 이를 통해 면역거부 반응이 최소화된 범용 및 맞춤형 이식용 장기 확보가 가능하고, 또 장기이식 부족 및 난치질환 치료에도 활용될 것으로 평가되고 있다.
특히 평균 수명 연장 등에 따라 장기이식 수요는 증가하는 데 반해, 장기기증 수는 정체되며 생기는 수급 불균형 현상을 바이오장기 생산 키메라 기술이 해결할 것으로 제시되고 있다.
2020년 말 국내 기준, 장기 이식 대기자는 약 4만 3,000명으로 집계됐으며, 실제 기증자는 10분의 1 수준인 약 4,000명으로 나타나, 수급 불균형 현상은 사회적 문제로 대두되고 있다.
지난 1월 미국 메릴랜드대학병원에서 유전자가 교정된 돼지 심장을 말기 심장병 환자에게 이식했고 환자는 두 달간 생존하며, 이종 간 장기이식 성공 가능성을 제시했다. 이에 따라 바이오장기 생산 키메라 기술이 새로운 생명 연장의 해결책이 될지 귀추가 주목된다.
한국생명공학연구원 국가생명공학정책연구센터에서 바이오장기 생산 키메라 기술(Chimera technology for bio-organs)'을 '2022년 10대 바이오 분야 미래유망기술' 중 하나로 선정했다.
바이오장기 생산 키메라 기술은 인간 줄기세포를 동물에 넣어 이식 및 치료 목적으로 인간의 조직이나 장기, 기관을 동물에서 생산하는 기술을 말한다. 이를 통해 면역거부 반응이 최소화된 범용 및 맞춤형 이식용 장기 확보가 가능하고, 또 장기이식 부족 및 난치질환 치료에도 활용될 것으로 평가되고 있다.
특히 평균 수명 연장 등에 따라 장기이식 수요는 증가하는 데 반해, 장기기증 수는 정체되며 생기는 수급 불균형 현상을 바이오장기 생산 키메라 기술이 해결할 것으로 제시되고 있다.
2020년 말 국내 기준, 장기 이식 대기자는 약 4만 3,000명으로 집계됐으며, 실제 기증자는 10분의 1 수준인 약 4,000명으로 나타나, 수급 불균형 현상은 사회적 문제로 대두되고 있다.
보고서에 따르면 바이오장기 생산 키메라 기술은 크게 세 가지 기술을 필요로 하는 것으로 나타났다. ▲줄기세포 분화기술 및 키메라배아 제작기술 ▲유전자가위 기술을 이용한 형질전환 동물 제작기술 ▲면역 반응 조절기술이 해당된다.
해당 기술을 실현하기 위해서는 먼저 줄기세포의 분화를 통제해 원하는 세포로 분화되도록 조절할 수 있어야 한다. 또한 동물 배아와 인간의 체세포 또는 인간 수정배아의 집합체인 키메라배아(동물집합성배아)도 제작할 수 있어야 하고, 아울러 유전자가위 기술을 이용해 이종 간 상이한 유전자를 편집해, 부작용은 없고 정확도는 향상된 형질전환 동물 모델을 확보해야 한다. 최종적으로 장기 이식 등에서 나타나는 면역 회피 및 조절 기술이 뒷받침돼야 한다.
현재 바이오장기 생산 키메라 기술은 초기 단계로, 전문가들은 향후 5년 후 동물에서 생산할 수 있는 인간의 세포, 조직, 기관이 다양화될 것으로 예측하고 있다. 아울러 약 10년 후에나 면역거부 반응이 최소화된 범용 및 맞춤형 이식용 장기 생산과 이종이식이 활발히 이뤄질 것으로 전망하고 있다.
현재 관련 기술 연구는 전 세계적으로 활발히 진행되고 있으며, 괄목할 만한 성과도 도출되고 있다.
지난 2021년 미국 소크연구소 후안 벨모테 교수팀과 쿤밍과기대 지웨이즈 교수팀은 인간 줄기세포를 원숭이 배아에 주입해 키운 '인간 원숭이 혼합 배아'를 세계 최초로 제작하는 데 성공했다. 후안 벨콘테 교수팀은 지난 2017년에도 다능성 줄기세포를 돼지의 배아에 넣은 형태의 인간-돼지 키메라 세포를 세계 최초로 개발한 바 있다.
국내에서는 지난 2020년 서울대 바이오이종장기개발사업단에서 무균돼지의 췌도를 사람에게 이식하는 연구자 임상시험을 추진한 바 있다. 2019년에는 건국대 인간화돼지 연구센터에서 의료용으로 최적화된 돼지의 몸 안에 사람에게 이식 가능한 조직과 장기를 생산하는 연구가 대학 내 기관생명연구윤리위원회(IRB) 심의를 통과한 바 있다.
생명연은 보고서를 통해 “바이오장기 생산 키메라 기술은 장기 이식을 필요로 하는 전 세계 수많은 환자의 장기이식 수술 가능성 및 대기 시간 단축으로 생명 연장의 사회적 효과가 기대된다”라며 “이러한 강력한 요구에 따라 해당 기술은 막대한 경제적, 산업적 효과가 전망된다”고 전했다.
이어 “그러나 줄기배아 실험체를 이용함에 따른 생명 존엄성 및 윤리적 문제와 이종 장기이식에 따른 법적, 사회적인 규제의 협의는 지속적으로 필요하다”고 덧붙였다.
해당 기술을 실현하기 위해서는 먼저 줄기세포의 분화를 통제해 원하는 세포로 분화되도록 조절할 수 있어야 한다. 또한 동물 배아와 인간의 체세포 또는 인간 수정배아의 집합체인 키메라배아(동물집합성배아)도 제작할 수 있어야 하고, 아울러 유전자가위 기술을 이용해 이종 간 상이한 유전자를 편집해, 부작용은 없고 정확도는 향상된 형질전환 동물 모델을 확보해야 한다. 최종적으로 장기 이식 등에서 나타나는 면역 회피 및 조절 기술이 뒷받침돼야 한다.
현재 바이오장기 생산 키메라 기술은 초기 단계로, 전문가들은 향후 5년 후 동물에서 생산할 수 있는 인간의 세포, 조직, 기관이 다양화될 것으로 예측하고 있다. 아울러 약 10년 후에나 면역거부 반응이 최소화된 범용 및 맞춤형 이식용 장기 생산과 이종이식이 활발히 이뤄질 것으로 전망하고 있다.
현재 관련 기술 연구는 전 세계적으로 활발히 진행되고 있으며, 괄목할 만한 성과도 도출되고 있다.
지난 2021년 미국 소크연구소 후안 벨모테 교수팀과 쿤밍과기대 지웨이즈 교수팀은 인간 줄기세포를 원숭이 배아에 주입해 키운 '인간 원숭이 혼합 배아'를 세계 최초로 제작하는 데 성공했다. 후안 벨콘테 교수팀은 지난 2017년에도 다능성 줄기세포를 돼지의 배아에 넣은 형태의 인간-돼지 키메라 세포를 세계 최초로 개발한 바 있다.
국내에서는 지난 2020년 서울대 바이오이종장기개발사업단에서 무균돼지의 췌도를 사람에게 이식하는 연구자 임상시험을 추진한 바 있다. 2019년에는 건국대 인간화돼지 연구센터에서 의료용으로 최적화된 돼지의 몸 안에 사람에게 이식 가능한 조직과 장기를 생산하는 연구가 대학 내 기관생명연구윤리위원회(IRB) 심의를 통과한 바 있다.
생명연은 보고서를 통해 “바이오장기 생산 키메라 기술은 장기 이식을 필요로 하는 전 세계 수많은 환자의 장기이식 수술 가능성 및 대기 시간 단축으로 생명 연장의 사회적 효과가 기대된다”라며 “이러한 강력한 요구에 따라 해당 기술은 막대한 경제적, 산업적 효과가 전망된다”고 전했다.
이어 “그러나 줄기배아 실험체를 이용함에 따른 생명 존엄성 및 윤리적 문제와 이종 장기이식에 따른 법적, 사회적인 규제의 협의는 지속적으로 필요하다”고 덧붙였다.