(Left: Cartoon illustration of long bone structure. Center: Image of engineered bone with marrow. Right: High magnification images of bone tissue (top) and marrow cells (bottom). Credit: Varghese lab, UC San Diego)
골수이식(조혈 모세포 이식, stem cell transplantation)은 심각한 골수 질환이나 백혈병에서 유일한 치료가 되는 경우가 많지만, 상당히 위험한 치료가 될 수밖에 없습니다. 골수 세포를 공여자로부터 일부 받아서 성공적으로 이식하기 위해서는 본래 환자가 가지고 있는 골수 세포를 다 없애야 하기 때문입니다. 그래야 숫적으로 적은 이식 세포가 안정적으로 자리잡을 수 있지만, 종종 실패하는 경우도 생길 수밖에 없습니다. 더구나 성공 여부와 관계 없이 강력한 방사선으로 본래 있던 골수를 파괴하기 때문에 그에 따르는 위험부담과 부작용이 적지 않습니다.
캘리포니아 대학 (University of California San Diego)의 연구팀은 일종의 인공 뼈와 골수를 만들어 여기서 장기간에 걸쳐 조혈 모세포를 증식시키고 적혈구나 백혈구 같은 혈구 세포를 만드는데 성공했습니다. 인산 칼슘 미네랄(calcium phosphate minerals)로 된 인공 뼈 안에 다공성 하이드로젤 매트릭스 (porous hydrogel matrix)의 인공 골수 조직을 만들고 여기에서 인공 골수를 증식시켰습니다.
공여받은 조혈 모세포를 이용한 인공 골수는 쥐에 이식했을 때 6개월 간 혈구 세포를 만들면서 안정적으로 작동했습니다. 연구팀은 이 기술을 통해서 백혈병 같은 암성 질환이 아닌 경우 강력한 방사선 처치를 피할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다. 물론 골수이식을 성공시키기 위해 세포를 골수와 비슷한 환경에서 더 키워서 이식할 수도 있을 것입니다.
인공 골수를 만들기 위한 연구는 많이 진행되어 있기는 하지만, 앞으로도 갈 길이 먼 상태입니다. 인공 골수를 통해서 적혈구, 혈소판 수혈 같은 혈액 수혈이 필요한 경우 얼마든지 사용할 수 있고 골수 이식 역시 더 편리해 질 수 있지만, 실제 사람 골수 같은 인공 골수를 만들기는 상당히 힘든 일입니다.
하지만 현재 계속해서 기술이 향상되고 있는 3D 프린팅 기술과 세포 배양 기술을 이용해서 앞으로 다양한 인공 조직을 만들 수 있는 가능성은 커지고 있습니다. 이를 통해 많은 환자들에게 실질적인 혜택이 돌아가기를 기대합니다.
참고
Yu-Ru Shih el al., "In vivo engineering of bone tissues with hematopoietic functions and mixed chimerism," PNAS (2017). www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1702576114
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