인공혈관을 옷감처럼 짜낸다?

(A circular knitting machine creates an artery graft out of a hybrid yarn. Credit: Fan Zhang)

(A microscope image of the hybrid yarn, composed of collagen and synthetic polylactic acid fibers. Credit: Jiyang Chen, graduate student at N.C. State)

심장 자체에 피를 공급하는 관상 동맥(coronary artery) 같이 중요한 동맥은 인간의 생존에 필수적입니다. 만약 관상 동맥이 좁아지거나 막히면 협심증이나 심근 경색 같은 질병이 생기며 심각한 경우 사망에 이르게 됩니다. 다행히 최근에는 수술을 하지 않고 관상 동맥에 스텐트를 삽입해 혈관 기능을 회복시킬 수 있습니다. 비수술적 방법으로 기능 회복이 불가능한 수준이라도 혈관을 이식하는 관상동맥 우회로 수술을 통해 치료가 가능합니다.

그런데 혈관을 이식하는 관상동맥 우회술 (coronary artery bypass graft)의 경우 적당한 혈관이 없으면 매우 곤란한 상황에 처합니다. 흡연자나 고령자의 경우 혈관 상태가 모두 좋지 않아 이식해도 좋은 결과를 기대할 수 없는 상황에 처하는 것입니다. 노스 캐롤라이나 주립 대학과 케이스 웨스턴 리저브 대학의 연구팀은 이식용 혈관을 만들 수 있는 독특한 시스템을 개발했습니다.

이식용 인공 혈관 자체는 오래전부터 나와 있으나 아무래도 실제 혈관에 견줄만한 성능을 지니고 있지 않습니다. 특히 관상동맥처럼 중요한 혈관을 대신할 인공 혈관은 만들기 쉽지 않습니다. 연구팀은 뜨개질을 하는 것처럼 두 가지의 섬유를 이용해 인공 혈관을 만드는 방법을 개발했습니다. 두 섬유 중 하나는 인체에 흔한 단백질인 콜라겐이고 나머지 하나는 친환경 합성수지인 폴리락틱산 (polylactic acid)입니다.

이 두 가지 물질로 만든 인공 혈관은 실제 혈관과 비슷한 물리적 특성을 지니는데다 혈관 내피세포 (endothelial cell)가 쉽게 붙어서 증식할 수 있는 특징을 지니고 있습니다. 연구팀에 따르면 콜라겐과 합성 수지를 섞은 독특한 구조 덕분에 합성 물질만 있는 경우보다 혈관 내피세포가 10배나 더 달라붙을 뿐 아니라 3.2배나 많이 증식한다고 합니다.

다만 이 인공 혈관을 바로 사람에 이식할 수 있는 것은 아닙니다. 그러기에는 아직 너무 구멍이 많고 혈액이 샐 가능성이 높습니다. 앞으로 후속 연구를 통해 실제 혈관에 더 가까운 인공혈관을 만들어야 할 필요가 있습니다. 아무튼 뜨게질 기계 같은 독특한 장치로 혈관을 짜낸다는 시도 자체가 흥미롭습니다.

참고

https://newatlas.com/medical/artery-grafts-hybrid-collagen-synthetic-fibers/

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0928493120333361

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