인공장기 이식 전 면역거부반응 사전에 확인한다

KIST 연구팀, 바이오 인공혈관, 순환계 혈관 플랫폼 개발
면역 거부 관련 혈액 응고 반응 여부 사전에 확인 가능해져

인공 혈관을 이용한 ex vivo 혈액 순환계 모사 시스템. 사진제공=KIST.

[아시아경제 김봉수 기자] 국내 연구진이 인공장기를 인체에 이식하기 전에 면역 거부 반응 발생 여부를 미리 확인할 수 있는 기술을 개발했다.

한국과학기술연구원(KIST)은 생체재료연구센터 정영미 박사 연구팀이 서울대학교 병원 장기이식센터 양재석 교수팀과 함께 인체 이식형 인공 장기를 인체에 이식하기 전에 성공여부를 검증할 수 있도록 혈관의 기능과 물성을 모사한 바이오 인공혈관과 순환계 혈관 플랫폼을 개발했다고 7일 밝혔다.

인공 장기나 의료기기를 신체에 이식하게 되면 발생하는 대표적 면역 거부반응은 장기와 수여자의 혈관이 연결된 이후 혈액이 응고되어 혈관이 막히는 문제다. 기존에는 이를 확인하기 위해 사람이나 동물에게 장기를 이식해보는 것 외에는 다른 방법이 없었다. 특히 혈액이 굳는 반응은 실제 혈액이 흐르는 혈관과 유사한 환경이 아니면 검증할 방법이 없었다.

정영미 박사는 혈관을 구성하는 주요성분인 콜라겐과 피브린을 베이스로 제작한 튜브 형태의 틀에 액체 상태인 하이드로겔을 넣고 인체 내와 같은 온도인 섭씨 37도에서 굳혀준 뒤 압축하는 간편한 방법으로 인공혈관을 개발해 실제 혈관에서처럼 혈액을 순환시킬 수 있게 했다. 기존의 인공혈관 구조에서는 혈관 제작을 위해 혈관내피세포를 7~21일간 배양해야 했다. 새로운 인공혈관은 혈관내피세포가 빠른 시간 안에 안정적으로 부착돼 3일 이내 혈관 제작이 가능해져 분석툴로 적용시 실험 시간을 대폭 단축할 수 있었다.

개발한 인공혈관 플랫폼은 체외 실험이 가능할 뿐만 아니라 동물모델을 이용한 체내 실험에도 적용할 수 있다. 연구진은 유전자 조작 돼지의 혈관 내피세포를 혈관 플랫폼의 혈관내막에 배양해 인공 돼지 혈관을 제작한 후 사람의 혈액을 순환시켜 체외 시험을 진행했다. 또 사람과 유사한 면역반응이 일어나도록 유도한 생쥐 모델에 인공 돼지 혈관을 이식해 체내 시험을 진행했다. 이 결과 연구팀에서 조작한 특정 유전자로 제작한 혈관 샘플이 급성 면역 거부반응을 잘 억제한다는 것을 확인했다. 이로써 해당 유전자 조작돼지가 면역 거부반응이 적은 장기 기증 동물로 이용될 수 있는 가능성을 확인했다.

정영미 KIST 박사는 "순환계 인공혈관 플랫폼은 실제 혈관과 구조적으로 유사할 뿐만 아니라 혈관의 물리적, 생물학적 특성 또한 모사했기 때문에 우리 몸의 순환계와 유사한 미세환경을 조성할 수 있다"면서 "제작법이 간단해 기업이나 병원 등에서 개발한 혈관관련 신약이나 면역치료법에 대한 전임상 툴로도 사용될 수 있어 상업적으로도 효용성이 클 것"이라고 말했다.

이번 연구 결과는 국제 저널인 '사이언스 어드밴스즈(Science Advances)'(IF : 14.136, JCR분야 상위 4.93%) 최신 호에 게재됐다.

김봉수 기자 bskim@asiae.co.kr