인공장기 시대에 사용될 돼지 장기

안녕하세요?

저는 인공장기라고 하면 이제까지는 3D프린터를 이용한 바이오 프린팅을 이용한 방법만을 생각해 왔었습니다. 그런데 과학동아 2018년 1월호를 보니, 이런 인공장기를 만들기 위해서 실용성이 높은 기술로 '돼지의 장기'를 이식하는 방법이 소개되어는 있었습니다. 그래서 이번 포스팅에서는 관련된 내용을 다루고자 합니다.

가장 먼저 해결할 문제로는 '급성 거부반응'이 있다고 합니다. 일단 이 반응은 돼지 장기에 있는 '알파 1,3-갈락토오스(알파갈)'이라는 당 성분이 인체의 면역 세포와 반응해서 급격한 '세포괴사'를 일으킨다고 합니다. 그렇게 급성 거부반응을 해결했다고 해도, 이후에 따라오는 '체액성 급성 거부반응', '혈관성 거부반응'이 수십~수백일 사이에 일어난다고 합니다.

그리고 장기 이식을 하고난 다음 수년뒤에 나타날 수 있는 '세포성 거부반응'이나 '만성 거부반응'이 일어나는데, 이에 대한 거부반응을 없애기 위해서 '크리스퍼-캐스9(crispr-CAS9)'이라는 유전자 가위 기술을 사용한다고 합니다.

링크 : 유전자를 절단하는 효과적인 가위-크리스퍼/캐스나인-crispr/CAS9에 대한 이야기

조급성 면역거부 반응이 원숭이 같은 같은 영장류와 사람같에는 일어나지 않아서 이종장기 개발에 유리해 보이기는 하지만, 효율성 문제로 인해서 돼지에 주목을 한다고 합니다. 먼저 돼지의 경우에는 임신 기간이 100일로 짧고, 수개월만 지나면 이식에 충분한 크기로 자라는 점 때문에 연구 대상이 되고 있다고 합니다. 거기다가 실험용 영장류의 몸값이 돼지의 10배 이상 비싼점도 한몫 했다고 합니다.

이렇게 돼지 장기를 직접 쓰는 것 말고도, '오가노이드(organoid)'라고 해서 실험용으로 배양하는 초소형 생체 기관으로, 실제 장기와 기능이 흡사한 '장기 유사체'라고 합니다. 이 오가노이드라는 것을 얻는 방법은 간단하게 다음과 같다고 합니다. 줄기세포를 분화시켜서 계속 배양을 했는데, 세포의 숫자가 늘어나면서 장기의 모양과 비슷하게 나왔다고 합니다. 이 역시 흥미롭기는 하지만, 이번 포스팅의 주제는 아니기에 일단은 넘어 가고자 합니다.

먼저 기사에 의하면 미국 국립 보건원(NIH)에서, 형질 전환 돼지의 심장을 개코 원숭이에 이식하는데 성공 했다고 네이처에 발표를 하였다고 합니다. 같은해 11월에 국내 연구진도 형질 전환 돼지의 심장을 원숭이에게 이식시켜서 51일간 생존 시켰다고 합니다. 이처럼 이종장기 개발을 하기 위해서는 아래의 도표에 있는 유전자들이 일으키는 문제점을 해결해야 한다고 합니다.

마지막으로 어떤 기술이 미래에 사용이 될 것인지는모르겠지만, 형질전환 돼지와 같은 동물이 인간의 장기를 대신하기 위해서 사육이 되는 것도 그렇게 까지 황당한 이야기는 아니리라 생각이 듭니다. 가장 큰 문제는 역시 '돈'으로, 형질을 전환해서 어떤 사람에게 거부반응을 일으키지 않는 돼지-그것도 미니돼지를 생산할 수만 있다면, 돼지를 단순하게 고기만 얻는 목적이 아니라, 더 부가가치가 높은 의학적인 장기를 얻는데 이용할 수도 있다는 생각이 듭니다.