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팔 다리 이식이 가능해질까?



 오늘날 많은 사람들이 불행히 신체의 일부분을 잃게 됩니다. 자동차 사고 같은 경우는 물론이고 당뇨발과 같은 당뇨 합병증으로 인해 사지의 일부를 절단하게 되는 것입니다. 비록 최근 의족 의수가 급속히 발전을 거듭하고 있지만, 아직은 성능이나 기능면에서 진짜 팔다리를 따라가기는 무리입니다. 

 대안으로 생각할 수 있는 방법은 손이나 팔을 기증받아 (물론 뇌사자 기증 같은 경우) 이식하는 것인데, 지난 수십 년간 시도되긴 했어도 그다지 널리 사용되는 방법이라고 하기는 어렵습니다. 무엇보다 간이나 콩팥처럼 생명에 관련되는 장기 이식도 아닌데 평생 면역 억제제를 먹어야 하는 위험을 감수한다는 것이 쉽지 않기 때문입니다. 

 미국 하버드대학 메사추세스 종합 병원(Massachusetts General Hospital (MGH))의 연구자들은 팔과 같은 사지 이식을 더 자유롭게 할 수 있는 새로운 방법을 개발 중입니다. 이들이 접근하는 방법은 환자 자신의 세포를 가지고 있는 이식용 팔입니다. 그런데 아무리 좋은 줄기 세포 기술이라도 현재 수준에서 팔을 배양하기는 거의 불가능합니다. 

 연구팀이 대안적으로 사용하는 방법은 이미 있는 팔에서 기존의 세포를 제거하고 여기에 전구세포(progenitor cell)를 주입해서 근육, 혈관, 신경 등 다양한 세포로 분화시켜 본래의 3차원적 구조를 지닌 팔을 만드는 것입니다. 물론 현재 기술 단계에서 사람에서 바로 사용할 수는 없고 쥐를 대상으로 실험을 진행했습니다. 



(세포를 제거한 쥐의 앞다리를 이용해서 다시 세포를 배양하는 과정.  A suspension of muscle progenitor cells is injected into the cell-free matrix of a decellularized rat limb, which provides shape and structure onto which regenerated tissue can grow. Credit: Bernhard Jank, M.D., Ott Laboratory, Massachusetts General Hospital Center for Regenerative Medicine )

 이런식으로 본래 존재하는 장기나 조직을 기반으로 새로운 이식 장기를 만드려는 시도는 사실 여러 연구에서 있었습니다. 최근 줄기 세포 배양 기술이 급격히 발전했다곤 하지만 3차원 적인 복잡한 구조를 그대로 가진 조직과 장기를 만들기는 매우 어렵기 때문입니다. 

 세포는 비유를 하자면 벽돌과 같은 것입니다. 벽돌을 무더기로 쌓아놓는다고 해서 건물이 되지 않듯이 세포만 배양한다고 장기나 조직이 되지는 않습니다. 따라서 이미 있는 조직과 장기를 거푸집 삼아 환자 자신의 세포를 주입해 완전한 조직과 장기로 만드려는 연구가 진행중인 것입니다.

 이 연구를 진행한 해럴드 오트 박사(Harald Ott, MD, of the MGH Department of Surgery and the Center for Regenerative Medicine)와 그의 동료들은 이미 다양한 장기에서 비슷한 방식을 사용해서 새로운 장기와 조직으로 분화시킨 경험이 있습니다. 그런 그들에게도 쥐의 팔에서 세포를 제거하고 다른 세포로 채워넣는 일은 만만치 않은 과제였습니다. 

 연구팀은 조심스럽게 세포가 제거된 쥐의 앞다리에 근육 및 혈관 전구 세포를 주입하고 배양한 후 다시 이를 분석했습니다. 그 결과 근육 조직과 혈관 조직이 어느 정도 형성되어 있는 것을 확인했습니다. 이 앞다리는 전기적 자극을 주었을 때 대략 새로 태어난 쥐의 80% 정도의 근력을 보였다고 합니다.

 아직은 이식할만한 수준은 아니지만 연구팀은 미래에 더 완벽한 형태의 팔을 만들기를 희망하고 있습니다. 언젠가 미래에 환자 자신의 세포를 이용한 팔다리의 이식이 가능해질지는 아직 모릅니다. 만약 가능해진다면 뇌사자 뿐 아니라 각막 기증처럼 정상인인데 사후 기증하는 방식도 가능할지 모르겠습니다. 

  아무튼 환자를 위해서 새로운 기술 혁신이 이뤄지기를 희망합니다. 


 참고 



Journal Reference:
  1. Bernhard J. Jank, Linjie Xiong, Philipp T. Moser, Jacques P. Guyette, Xi Ren, Curtis L. Cetrulo, David A. Leonard, Leopoldo Fernandez, Shawn P. Fagan, Harald C. Ott. Engineered composite tissue as a bioartificial limb graft. Biomaterials, 2015; 61: 246 DOI:10.1016/j.biomaterials.2015.04.051




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