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3D프린터의 생명의기원

생물학적 반영생 가능성의 힘: 3D 프린터

생물학적 반영생을 가능하게 하는 기술이 하나 더 있는데, 그것은 3D 프린터 등을 사용한 장기 복제 기술이다.

21세기 중반이 되면 유전자와 세포에 대한 방대한 데이터와 이해를 기반으로 3D 프린터 등을 사용해서 내 몸에 꼭 맞는 장기를 만들어 내는 일이 가능해진다.

미국 웨이크포레스트대학교의 생체공학자인 앤서니 아탈라(Anthony Atala) 박사는 바이오 프린팅 기술을 가지고 피부 조직을 찍어 내는 데 성공했다. 바이오 프린터의 카트리지에는 환자에게서 배양한 세포 잉크를 집어넣고, 3D 스캐너를 통해 환자의 피부 조직을 스캔해 설계도를 만든 후, 3D 프린터를 작동시켜 똑같이 인쇄를 한다. 화상을 입은 환자들에게 새로운 피부 조직을 만들어 주는 것을 목표로 하고 있다.

이 기술이 더욱 발달하면 미래에는 보톡스를 맞지 않더라도 노화된 자신의 피부 위에 젊은 피부 조직을 입힐 수 있게 된다. 마치 화장을 해서 주름살이나 기미, 주근깨 등을 감추는 것과 같은 방식으로 사용 될 가능성이 크다. 화장 대신 배양된 피부 조직을 입으면 80세가 넘은 노인이라도 젊은이처럼 보이게 할 수 있을 것이다. 부모가 자식보다

더 젊어 보일 수 있기에 겉모습만으로는 노인인지 젊은이인지 구별하기 힘든 시대가 올 것이다. 본인이 보이기 원하는 나이로 피부 상태를 얼마든지 조절할 수 있게 될 것이다.

젊은이는 좀 더 나이 들어 보이게 할 수 있고, 늙은이는 좀 더 젊어 보이게 할 수 있게 된다. 물론 현재의 장기 복제 분야는 무균 돼지 등을 이용해서 이종 장기 복제를 하거나 줄기세포 기술을 활용한 연구가 중심이다. 이 중에서도 다른 사람의 장기를 이식하거나 무균 돼지 등을 사용해서 이종 장기 배양을 하는 것은 일정 부분의 리스크가 존재한다. 이식에 적합하지 않을 수도 있고, 성공적으로 이식한 후에도 면역 반응에 문제가 발생할 수도 있다. 2012년부터 미국 등에서 면역 거부 반응을 일으키는 유전자를 제거하는 기술이 개발되었지만, 여전히 가장 이상적인 장기 배양 방법은 자신의 줄기세포를 사용하는 것이다.

현재 줄기세포 치료 기술은 실명 위기에게 놓인 80대 노인성 황반변성증 환자의 눈에 줄기세포를 이식해서 시력을 회복시키는 데까지 발전했다. 줄기세포를 가지고 장기 복제를 하기 위해서는 분화 능력이 가장 좋은 배아줄기세포를 사용해야 한다. 인간의 몸에는 피부 등의 일부를 제외한 대부분의 장기에 줄기세포가 없다. 그러나 1998년 미국 위스콘신대학교의 연구팀이 인간의 몸속에 모든 장기로 분화가 가능한 만능 줄기세포인 배아줄기세포가 있다는 것이 밝혀졌다.

배아줄기세포는 생명의 근간이다. 무한 증식과 모든 장기로의 분화 능력을 가지고 있다.

그러나 이 기술은 여성의 난자를 사용하기 때문에 심각한 윤리 문제와 직결된다. 현재의 기술로는 환자의 몸에 주입될 때 면역 거부 현상도 발생할 가능성이 크다. 또 다른 문제도 있다. 배아줄기세포는 모든 장기로 분화가 가능하기 때문에 실험쥐의 몸속에 삽입하면 신경, 뼈, 근육, 장기 등의 다양한 세포가 한 번에 만들어진다. 만약 신경에 배아줄기세포를 주입하면 신경 세포가 만들어지지만 동시에 뼈나 근육, 다른 장기가 동시에 분화해 큰 문제가 생긴다.

이런 문제들을 해결하기 위해 전문가들은 다른 방법을 시도하고 있다. ‘역분화 줄기세포’(유도만능줄기세포) 기술이다. 분화가 끝난 체세포에 세포 분화 유전자를 주입해 배아줄기세포의 기능을 하도록 분화 이전의 상태로 되돌리는 기술이다. 이 기술은 여성의 난자를 사용하지 않아도 되고, 환자 자신의 체세포를 줄기세포로 역분화시키는 것이므로 면역 거부 반응이 일어날 확률도 크게 낮춘다. 이 기술을 활용해서 올챙이를 대상으로 한 연구에서 일본 도쿄대학

의 야마나카 신야 교수팀은 완벽한 눈과 심장을 만드는 데 성공했다.

이 기술의 가능성을 인정받아 2012년 야마나카 신야 교수는 노벨 생리학 의학상을 수상했다. 현재 일본에서는 유도만능줄기세포(iPS Cell,induced Pluripotent Stem Cell, 역분화 줄기세포) 치료의 임상 연구가 승인되어서

파킨슨병, 제1형 당뇨병, 심장병, 시각 질환 같은 질병에서 효과를 발휘하고 있으며, 신장 조직의 생성과 간의 싹(Liver bud)을 만드는 데도 성과를 내고 있다. 하지만 이 기술도 종양 발생 가능성이 크고 분화 효율이 떨어져서 비용이 많이 든다는 단점이 있다. [

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