기능이 상실된 인체의 장기나 조직을 체외에서 배양한 생체인공장기로 대체하는 연구가 활발히 진행되면서 국내에서도 인공 간의 혈관 구조 재건 성공 사례가 나타났다.

서울대 수의대 강경선 교수 등 연구진이 진행한 저분자 화합물을 통해 사람의 피부 섬유아세포로부터 혈관내피세포로 직접 교차분화시켜 인간 유도 혈관내피세포를 확립한 사례가 국제학술지(Molecular Therapy)에 게재됐다.

최근 국내의 고령화 사회 진입으로 말기 간 질환 환자수가 급격히 증가함에도 공여 장기는 절대적으로 부족한 실정이다. 이를 극복하기 위해 3D 프린팅 등 다양한 조직공학적 접근이 이뤄지고 있다.

동물 장기를 이용한 생체 간 지지체는 간의 미세구조 및 주요 생화학적 성분을 보유하고 있어, 자연 장기 구조를 보다 밀접하게 재연해 낼 수 있다.

생체 지지체를 기반으로 한 인공 간을 구축할 때, 환자 유래의 실질 및 간질 세포의 확립 및 대량배양 기술 개발이 필수적이다. 특히, 인공장기의 혈관화는 이식 후 혈전 형성 방지와 그에 따른 수여자의 면역 거부 반응 억제 측면에서 중요하다.

인공 간의 제작 및 배양 기술이 개발되면 공여 장기에 대한 막대한 수요를 충족시킴과 더불어 환자치료에 동반되는 사회적 손실을 줄일 수 있을 것으로 기대된다.

허혈성 질환은 혈관이 비정상적으로 좁아지거나 손상돼 혈류가 막히는 결국 말초에 혈액이 충분히 공급되지 못해 조직이 괴사되는 혈관계 질환이다. 허혈성 질환은 동맥 경화, 당뇨, 고혈압, 신장 질환 등 다양한 질환의 2차적인 합병증으로 유발될 수 있어 신속한 치료가 요구된다.

2015년 기준으로 전세계에 분포하는 허혈성 질환 환자는 약 15억 5천만명으로, 약물 처치나 혈관 내 스텐트 삽입 등 부분적인 치료는 가능하나 치료 방법 및 적용 범위가 매우 제한적이다.

본 연구에서는 허혈성 질환을 근본적으로 치료하기 위한 환자 맞춤형 세포 치료제 개발을 위해 인간 유도 혈관내피세포를 효율적으로 구축했으며, 생체 내에서의 기능성 또한 확보했다.

이와 관련 강경선 교수(강스템바이오텍 의장)는 "장기를 엔지니어링하는 기술은 현재 대체장기 기술의 한계를 극복한 난치성 간질환 치료를 위한 대안으로 대두돼 국외에서 활발한 연구가 진행 중"이라며 "생체인공장기 개발 시 수혜자 측에서 일어나는 면역거부반응을 최소화하는 것이 중요하다"고 강조했다.

그는 "따라서 자가유래 체세포에서 유래한 줄기세포를 이용한 인공 장기 제작 기술이 필요하다"며 "저분자 화합물 스크리닝을 통한 고효율의 유도 인간 혈관내피세포 확립, 기능성 확보 및 대량 배양으로 이를 실현했다"고 덧붙였다.

만능 유도줄기세포는 전분화능 단계에서 특정 계통의 세포로 분화하기 때문에 모든 장기를 구성하는 세포를 만들 수 있다는 장점이 있다. 하지만 체내에서 기형종(teratoma)을 생성하는 위험성이 있어 이를 대체할 방법들이 지속적으로 연구되고 있다.

유도 혈관내피세포는 만능 유도줄기세포와 달리 전분화능 단계를 거치지 않고 체세포에서 다른 계통의 체세포로 직접 전환되므로 안전성 측면에서 실제 임상 적용시 그 활용도가 클 것으로 기대된다.