무병장수의 열망이 반영되어 장기이식에 대한 기대가 생겨났다. 최초로 탄생한 인체 대체기술은 신체 일부를 보철물로 대체하려는 방식이었고, 19세기 이후 현대 과학의 기초가 된 생물, 화학, 생리학 등의 발전에 힘입어 점차 가시적인 성과들이 나오기 시작하였다.
장기이식은 사전적으로는 세포조직, 장기 등을 원래의 장소에서 다른 장소로 옮기는 일을 말한다. 장기이식에는 조직공학, 줄기세포, 인공장기, 이종장기 등의 4분야 기술이 큰 줄기이며, 상호보완적으로 발전하고 있다.
이종장기 이식은 장기이식을 기다리는 환자가 적합한 장기를 이식받을 때까지 생명을 연장해주는 가교(架橋)이다. 또한 이종장기 원천기술의 확보는 전 세계 시장을 선점할 수 있다는 점에서 경제적 가치와 국가 위상에 큰 역할을 한다.
이종장기와 관련된 연구는 가장 기본이 되는 장기공여체에 대한 연구가 중요한데 현재까지 미국에서 주도하고 있으며, 일본은 파격적인 바이오산업 규제 완화를 통해 높은 기초연구 수준을 빠르게 실용화하려는 움직임을 보이고 있다.
이종장기를 실제 적용하는 분야는 사용되는 장기의 종류에 따라 기술의 발전에 다소 차이가 있으며, 심장과 신장이 빠르게 발전하는 중이다. 전체 장기가 아닌 세포나 조직을 이용하는 경우는 장기자체를 생산하는 것보다 진전이 빠른 편이다.
이종이식의 시작은 꽤 오랜 17세기로 거슬러 올라가며 20세기 들어 본격적으로 시작되었다. 영장류가 우선 후보였으나, 질병 문제와 비싼 가격으로 후보에서 제외 되고 낮은 위험성과 높은 생산성을 가진 돼지가 선택되어 이용되고 있다.
장기이식 자체는 1970년대에 이미 의학계에서 정착된 기술이나 제공자 부족으로 점차 이종장기에 대한 관심이 증가하고, 이종장기에 대한 관심이 높아진 이후 대학과 정부연구기관에서 잇달아 형질전환 가축을 개발하는데 성공하였다. 가장 앞선 연구를 수행하고 있는 미국에서는 식품의약국을 중심으로 가이드라인과 기준을 제시하고 있으며, 현재의 미진한 부분은 과학기술의 발달로 극복할 수 있을 전망이다.
또한 유전자 편집기술, 3D프린팅 기술 등 새로운 기술들이 속속 등장할 것으로 기대된다.
장기이식 연구는 여러 분야 전문가들의 참여, 신종 산업의 탄생 등 독특한 특징을 가지므로 이를 잘 활용하는 지혜가 필요하다. 또한 이종장기(또는 장기이식) 등과 같은 국민보건과 국익이 동시에 충족되는 사업 분야는 기반부터 산업화까지의 종합지원이 요구된다.
무병장수의 꿈
예로부터 사람들 특히 강력한 권력을 쥔 왕들은 대부분 무병장수를 위한 꿈을 꾸었다. 무병장수는 과학기술의 발달과 일반 대중의 관심과 지식이 변화함에 따라 다소 유행을 타는 경향이 있다. WHO(세계보건기구) 통계연감에 따르면 2015년 세계인의 평균 기대수명은 71.4세로 지난 2000년 보다 5년 더 늘어났다. 최초로 탄생한 인체 대체기술은 신체 일부를 보철물로 대체하는 방식으로 가장 오래된 유물은 이집트에서 발견됐다.
장기이식은 사전적으로는 세포조직, 장기 등을 원래의 장소에서 다른 장소로 옮기는 일로 자른 개체의 정상적인 장기나 조직을 떼어서 병이나 외상으로 손상된 부분에 이식함으로서 그 기능을 회복시키는 일이다.
이 가운데서도 이종장기는 사람이 아닌 동물의 기관을 인체에 이식하는 것을 연구하는 학문으로 본래는 인공장기 연구의 한 갈래다.
생명연장의 가교역할
이종장기(異種臟器)의 탄생은 높은 장기 수요에 비해 공급은 대부분 뇌사, 사후의 경우로 한정되어 있는 문제에서 시작됐다.
최근에는 가축을 활용하므로 공급원이 풍부하고 줄기세포, 조직공학 등 주변 학문과의 협업을 통해 맞춤형 장기의 생산도 가능하다. 이종장기 이식은 장기이식을 기다리는 환자가 적합한 장기를 이식받을 때까지 생명을 연장해주는 가교 역할을 한다. 우리나라도 장기기증자 수는 2,565명이나 이식대기자 수는 27,444명으로 약 10배 이상의 격차를 나타내고 있다.
돼지가 이종장기 이식의 본격적인 후보가 된 것에는 여러 가지 우여곡절이 있는데 가장 중요했던 점은 역시 낮은 위험성과 높은 생산성 때문이다. 돼지는 사람과 유연관계는 영장류에 비해 멀지만 대량생산이 가능하고 가축으로서 형질전환, 감염관리가 용이한 점이 유리하다.
농촌진흥청, 건국대와 최초로 수행
우리나라의 장기이식 자체는 1970년대에 이미 의학계에서 정착된 기술이나 제공자 부족으로 점차 이종장기에 대한 관심이 증가하고 있다.
우리나라는 장기 기증자 부족으로 이종장기에 대한 관심이 높아진 이후 대학과 정부연구기관에서 잇달아 형질전환 가축을 개발하는데 성공했다. 이종장기이식을 위한 면역억제돼지 개발에 성공한 기관은 농촌 진흥청, (주)옵티팜, 단국대, 서울대 등 세계수준의 기술을 보유하고 있다.
국내에서 사용되는 장기이식연구용 돼지는 수입된 것을 이용 하거나 농촌진흥청의 무균면역억제돼지가 이용됐다. 국내의 이종장기이식의 시작은 2011년 건국대와 농촌진흥청 공동으로 수행한 신장이식으로 알려져 있다.
장기이식 연구는 여러 분야 전문가들의 참여, 신종 산업의 탄생 등 독특한 특징을 가지므로 이를 잘 활용하는 지혜가 필요하다.
이종장기 등과 같은 국민보건과 국익이 동시에 충족되는 사업 분야는 기반부터 산업화까지의 종합지원이 요구된다. 현재는 결과를 낼 수 있는 기존 연구기관, 의료기관을 모은 것에 불과하기 때문에 교육계에서 산업계까지 모은 보완책이 필요하다.
대표집필자 : 국립축산과학원 황성수
정리= 성낙중 khan101@nongupin.co.kr