울버린 같은 병사 나오나…美 공군, 5배 빨리 상처 치유 기술 개발중

SF 영화 속 캐릭터인 울버린처럼 미 공군이 병사들이 부상을 입었을 때 빠르게 치유할 수 있는 기술을 개발하고 있다.

영국 일간 데일리메일 19일자 보도에 따르면, 미 공군과학연구소(AFOSR)는 미시간대 연구진과 협력해 전투 중 입은 상처와 화상 그리고 기타 부상을 인체의 자연적인 상처 치유 속도보다 5배 빠르게 치료하는 ‘세포 재프로그래밍’(cellular reprogramming)을 연구하고 있다.

세포 재프로그래밍의 과정은 세포의 분열 및 성장, 세포의 이동 및 조직과 같은 활동을 제어하기 위해 다른 유전자들을 멈추게 하는 전사 인자라고 불리는 단백질을 사용해 유전체(게놈)를 수정한다.

전사 인자 단백질은 상처에 직접 뿌리는 분무식 붕대를 통해 투여할 수 있어 외부로 노출된 근육 세포의 상처 표면을 덮는 피부 세포로 변환해 더 빨리 치유할 수 있게 해준다.

연구를 주도한 미시간대의 계산의학생물정보학과 부교수이자 수학과 부교수인 인디카 라자파크세 박사는 이 프로젝트를 위해 ‘라이브 셀 이미징 현미경’을 사용하고 있다. 이 기술을 통해 연구진은 세포의 내부를 고해상도로 볼 수 있어 상처의 치유 과정을 더 잘 이해할 수 있다.

라자파크세 박사는 “미국에는 다른 국가들과 달리 과학을 인간에 적용하고 의학의 중요한 요구를 충족할 수 있는 놀라운 기회가 있다”면서 “우리는 이를 수행할 자원이 있고 이를 최대한 활용하는 것이 우리의 의무”라고 말했다.

유전자를 수정한 뒤에는 필요에 따라 다른 유형의 세포로 변하도록 염기서열을 작성할 수 있다. 예를 들어 한 병사가 근육이 드러난 부위에 부상을 입으면 근육 세포를 피부 세포로 재프로그래밍해서 상처를 빠르게 덮을 수 있다. 이 기술은 상처에 직접 전사 인자를 적용하는 분무식 붕대처럼 작용할 것이다.

연구진은 “이 방식은 노출된 심부 근육 세포의 표면을 피부 세포로 바꿀 것이며 이는 오늘날 피부 이식 수술보다 더 높은 치유 가능성을 의미할 것”이라고 말했다.

연구진은 정확한 전사 인자를 수학적으로 확인하고 전사 인자가 원하는 변화에 가장 잘 영향을 미칠 수 있는 세포 주기의 시점을 예측하기 위해 데이터 기반 알고리즘을 개발했다. 이때 라이브 셀 이미징 현미경은 알고리즘을 더욱더 개선하기 위한 데이터를 제공한다.

연구에 참여한 AFOSR의 프레더릭 레브 박사는 “수학이 그렇게 빨리, 그렇게 유망한 결과를 제공하는 사례는 드물다. 대개 기본적인 수학 연구가 기술에 적용할 수 있는 모델로 제작하는 기간은 보통 몇십 년이 걸린다”면서 “하지만 라자파세크 박사의 경우 거의 몇 년밖에 걸리지 않았다”고 말했다.

윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr