체내 삽입형 인공 신장

 (A bioartificial kidney prototype has been tested in the lab. Credit: The Kidney Project)

(The new bioartificial kidney contains two components, a hemofilter that removes toxins and waste from the blood, and a bioreactor containing renal tubule cells that perform other metabolic functions. Credit: The Kidney Project)

 신장 (콩팥)은 우리 몸의 노폐물과 독성이 있는 물질을 제거해주는 중요한 기능을 담당합니다. 하지만 고혈압, 당뇨 등 만성 질환이나 사구체 신염을 비롯한 다양한 질병으로 인해 콩팥 기능이 망가져 투석을 받거나 신장 이식을 받지 않으면 생존이 불가능한 말기 신부전 환자가 점점 늘어나고 있습니다. 

 투석은 장기간에 걸쳐 매우 고통스러운 치료 과정을 수반하기 때문에 삶의 질을 감안하면 신장 이식이 가장 좋은 방법이나 평생 면역 억제제를 먹어야 하고 이식받을 신장을 구하기가 쉽지 않다는 점이 최대 단점입니다. 따라서 체내에 이식할 수 있는 인공 신장 개발은 의공학의 오랜 꿈이었습니다. 하지만 극도로 효율적인 사구체의 미세 구조를 재현하는 것이 쉽지 않았습니다. 투석기 형태의 인공 신장은 가능한데, 크기가 엄청나게 커질 수밖에 없이 인체에 삽입할 수 없었던 것입니다. 

 캘리포니아 대학 샌프란시스코 University of California San Francisco (UCSF)의 과학자들은 삽입형 인공 신장의 꿈을 한 걸음 더 현실로 가져온 삽입형 장치를 개발했습니다. 연구팀이 개발한 인공 신장은 사구체를 대신하는 투과막인 헤모필터 (hemofilter)를 실리콘 반도체막 (silicon semiconductor membranes)으로 제조해 크기를 줄였습니다. 미세한 구멍이 있는 실리콘 막은 반도체 제조 공법으로 쉽게 대량 생산이 가능하며 안전하게 혈액에서 세포 성분을 제외하고 액체를 제거할 수 있습니다. 

 하지만 세포 성분을 제외한 초기 소변에도 많은 수분과 영양분, 미네랄, 단백질이 녹아 있습니다. 신장에는 이를 다시 흡수하는 역할을 하는 세뇨관 (renal tubule)이 있습니다. 연구팀은 인공 세뇨관을 만들기 위해 세뇨관 세포 (renal tubule cell)를 배양해 진짜 신장과 비슷한 기능을 할 수 있게 개발했습니다. 

 이 시스템은 과거에는 따로 따로 움직였으나 이번에는 하나의 시스템으로 합쳐져 이식이 가능한 수준까지 크기를 줄였습니다. 별도의 동력원은 없으며 진짜 신장처럼 큰 동맥과 정맥에 연결된 후 동맥과 정맥의 압력 차이에 의해 피를 걸러내고 농축된 소변을 방광으로 보내는 구조입니다. 

(동영상) 

 현재 이 인공 신장은 이제 임상 시험을 앞두고 있습니다. 참고로 기존의 신장은 그대로 두고 새로운 신장을 삽입하는 방식인데 대부분의 신장 이식도 비슷한 방식으로 이뤄집니다. 남은 신장도 약간은 기능을 하기 때문입니다. 

 앞으로 이 기술이 발전하면 평생 면역 억제제 복용이 필요없고 면역 거부 반응 걱정도 없으며 이식이 가능한 신장이 부족해서 고통받을 필요도 없는 신장 이식이 가능해질 것입니다. 그런 날이 오기를 기대하면서 다음 소식을 기다려 보겠습니다. 

 참고 

https://newatlas.com/medical/bioartificial-kidney-prototype-tests/