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[고든 정의 TECH+] 바이오 3D 프린터, 인간과 동물 살린다

작성 2016.10.28 11:03 ㅣ 수정 2016.10.28 11:03
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▲ 3D 프린터로 출력된 ‘칩 위의 심장’. 심장세포를 배양한 뒤 3D프린터로 출력한 결과는 인체의 심장 조직과 유사한 형태를 지니고 있다. (사진=Johan Lind/Lori K. Sanders 하바드대)


3D 프린터 기술은 단순히 금속이나 플라스틱 제품을 출력하는 데 그치지 않고 있습니다. 앞으로 유망한 분야 가운데 하나는 인체 조직을 출력할 수 있는 바이오 3D 프린터입니다. 연골, 피부, 뼈, 여러 장기 손상을 환자 자신의 세포와 조직으로 대체한다면 앞으로 질병 치료에 획기적인 돌파구가 될 수 있을 것입니다.

물론 미래가 장밋빛이기만 한 것은 아닙니다.

3D 프린터로 출력한 여러 가지 삽입물이나 의료 기기들이 이미 사용되고 있기는 하지만, 조직을 출력하는 것은 또 다른 문제이기 때문입니다. 벽돌을 무더기로 쌓아 둔다고 건물이 되는 것이 아닌 것처럼 세포를 배양해서 쌓아 둔다고 조직이 되지 않습니다.

대형 복합 건물이 내부에 환풍구, 엘리베이터, 전기 배선, 냉난방 시설, 상하수도 시설 등 다양한 부분들로 이뤄진 복잡한 구조이듯이 인간의 장기와 조직 역시 다양한 세포가 복잡하게 유기적으로 연결된 구조물입니다. 세포가 들어있는 젤리 같은 상태의 물질을 이용해서 3D 프린터로 출력해도 간이나 콩팥이 되지 않는 이유입니다.

하지만 연구는 계속되고 있습니다. 이제 연구자들은 얼추 단순한 조직과 비슷한 세포 덩어리를 3차원적으로 만들 수 있습니다. 바이오 3D 프린터 기술의 진보 덕분입니다. 물론 이것이 환자에게 이식할 수 있는 상태의 조직이나 장기가 되려면 앞으로 많은 연구가 필요하지만, 이 수준에서도 생명을 살릴 수 있습니다.

하버드 대학의 요한 울리크 린드(Johan Ulrik Lind)와 그의 동료들은 '네이처 메터리얼' 저널에 센서와 통합된 형태의 미니 장기를 선보였습니다.

이는 칩 위의 장기(Organ on a chip)이라고 부를 수 있는 것으로 이번 연구에서는 심장 세포를 배양한 후 3D 프린터로 출력했기 때문에 칩 위의 심장(Heart on a chip)이라고 명명했습니다.

작은 격자 안에 들어있는 심장 세포는 인체의 심장 조직과 유사한 형태를 지니고 있으며 각각 센서와 통합되어 있습니다. 이를 통해서 약물 반응은 물론 심장 생리에 대한 여러 가지 연구를 진행할 수 있습니다.

연구팀은 이 칩 위의 심장이 희귀한 질환을 가진 환자의 약물 반응 연구나 혹은 맞춤형 약물 투여를 가능하게 만들 것으로 기대하고 있습니다. 동시에 불필요한 동물 실험을 줄여 많은 동물도 살릴 수 있을지 모릅니다. 동물을 이용하는 의학 연구에 대해서는 반대 여론도 있으나 지금까지 그 불가피성이 인정됐습니다.


하지만 윤리 문제는 물론이고 사람과 구조가 다른 동물에서의 실험 결과라 사람에서 반응이 같을 것이라고 장담하기 힘들었습니다. 칩 위의 장기는 실제 인체 세포를 이용하므로 동물 실험보다 더 나은 결과를 가져올 수 있습니다. 바이오 3D 프린터 연구가 인간과 동물 모두를 행복하게 만들기를 기대해 봅니다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

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