순천향대학교(총장 송병국) 연구진이 제1형 당뇨병 환자의 평생 숙명처럼 여겨졌던 인슐린 주사 치료를 대체할 수 있는 차세대 조직공학 인공췌장 기술을 개발했다. 12일 순천향대에 따르면 의과대학 재생의학교실 이병택 교수 연구팀이 지방 유래 줄기세포(ADSCs)와 췌도세포를 신장 세포외기질(k-ECM) 기반 지지체에 공동 이식하는 방식의 조직공학 인공췌장 기술을 개발했다. 제1형 당뇨병은 인슐린을 분비하는 췌장의 베타세포가 파괴돼 발생하는 대표적인 자가면역질환이다. 췌도세포 이식이 치료 대안으로 제시돼 왔지만, 이식 후 낮은 생존율과 면역 거부 반응, 부족한 세포 수급 문제 등이 상용화의 걸림돌이었다. 연구팀은 기존에 기능 저하 등의 이유로 폐기되던 ‘표준 미달 췌도세포’에 주목했다. 이들 세포가 분비하는 사이토카인과 성장인자, 세포외기질 신호가 지방 유래 줄기세포를 인슐린 생산세포(IPCs)로 분화시키는 생체 신호원 역할을 한다는 사실을 확인한 것이다. 제1형 당뇨병 동물모델 적용 결과, 혈관 재형성이 증가하고 체내 인슐린 분비 기능이 회복됐으며 체중 감소 등 질환 악화가 억제됐다고 연구진은 설명했다. 연구책임자 이병택 교수는 “제1형 당뇨병은 물론 제2형 당뇨병 치료에도 적용 가능한 플랫폼 기술로 발전시켜 조직공학 인공췌장의 상용화를 앞당기는 데 기여하겠다”고 말했다. 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단, 순천향대학교의 지원을 받아 수행됐다. 연구에는 최민지 박사(제1저자), 차크마 샨토 연구원, 압둘라 알 파하드 박사, 외과 배상호 교수 등이 참여했다. 연구 성과는 바이오 소재·의과학 분야 세계적 권위 학술지인 ‘바이오액티브 머티리얼스(Bioactive Materials·IF 20.3)’에 게재됐다.

경북도가 첨단 바이오 연구개발(R＆D)을 통해 지역 경제 성장 동력을 확보한다. 도는 최근 포스텍(포항공대) 주도로 과학기술정보통신부 바이오 의료기술 개발 공모사업에 잇따라 선정되면서 향후 5년간 총 341억원의 사업비를 투입해 신약 및 재생의료 기술 개발에 나선다고 3일 밝혔다. 총 216억원이 투입되는 ‘차세대 고리형 펩타이드 의약품 디스커버리 플랫폼 연구’는 포스텍 이지오·임현석 교수팀을 필두로 대구경북첨단의료산업진흥재단 등 지역 내 바이오 거점 기관 컨소시엄으로 추진한다. 고리형 펩타이드는 차세대 의약품으로 주목받는 물질이다. 이 사업을 통해 ▲인공지능(AI)과 대형 구조 규명 장비를 연계한 산학연 협력 연구소 설립 ▲경구 투여가 가능한 고리형 펩타이드 상용화 기술 개발 ▲후보 물질의 유효성 평가 및 기업 지원 체계가 마련될 전망이다. 이는 기존 주사제 중심의 치료제를 먹는 약으로 전환하는 혁신적인 공정 기술 확보를 목표로 한다. ‘AI-조직공학-프린팅 피드백 기반 장기 특이적 재생 신약용 바이오 잉크 설계·검증 플랫폼 개발’ 사업에는 5년간 125억원이 투입된다. 포스텍 이준민 교수팀이 주도하는 이 사업은 맞춤형 장기 재생의 핵심 소재인 ‘바이오 잉크’ 혁신에 집중한다. 주요 연구 내용으로는 ▲치료 및 재생 목적에 최적화된 바이오 잉크 소재 발굴 및 라이브러리 구축 ▲AI 기반 장기 특성 반영 모델링 플랫폼 고도화 등이다. 바이오 잉크는 살아있는 세포와 생체 적합성 재료를 혼합한 물질로, 바이오 프린터를 통해 인체 조직이나 장기 유사체를 만드는 데 필수적인 핵심 소재다. 특정 장기의 특성에 최적화된 ‘장기 특이적’ 소재를 개발하는 데 방점을 두고 있다. 도 관계자는 “이번 공모 선정은 도가 역점 추진하고 있는 첨단재생의료 산업을 이끌어갈 중요한 성과”라며 “사업의 차질 없는 수행을 위해 지원하고, 향후 지역 바이오 산업과 지역 경제 성장 동력으로 기여할 수 있도록 할 것”이라고 했다.

이선희 경상북도의회 기획경제위원장(청도·국민의힘)이 대표발의한 ‘경상북도 첨단재생의료산업 육성 및 지원에 관한 조례안’이 지난 26일 경상북도의회 기획경제위원회 심사를 통과했다. 이번 조례안은 첨단재생의료산업의 지속 가능한 성장과 지역경제 활성화를 목적으로 하며, 도내 기업 및 연구기관의 경쟁력을 강화하고 미래 신성장 동력을 확보하기 위한 제도적 기반을 마련하고자 했다. 첨단재생의료산업은 줄기세포 치료, 유전자 치료, 조직공학 등 최첨단 기술을 기반으로 하며, 글로벌 시장 규모는 2019년 229억 달러에서 2030년 1277억 달러(약 177조 원)로 연평균 17.5%의 높은 성장률이 예상된다. 미국, 유럽 등 주요 국가들은 시장 선점을 위해 적극적인 정책적·재정적 지원을 확대하고 있다. 본 조례안의 주요 내용은 ▲5년 주기의 기본계획과 연차별 시행계획 수립 ▲첨단재생의료산업 현황 실태조사 실시 ▲기업 육성 및 연구개발(R&D) 지원 등 다양한 육성·지원 사업이 포함됐다. 한편, 경상북도는 미국 웨이크포레스트 재생의학연구소(WFIRM)와의 협력을 통해 글로벌 네트워크를 구축하고 있으며, 국제적 경쟁력 강화를 위해 도내 기업들의 해외 진출을 적극 지원하고 있다. 이 위원장은 “첨단재생의료산업 육성은 경제적 성과 창출을 넘어 고령화, 난치병 등 지역사회가 직면한 다양한 의료 문제 해결과 도민의 삶의 질 향상에도 기여할 것으로 기대된다. 경북도가 국내 첨단의료산업의 중심으로 성장하고 글로벌 경쟁력을 갖춘 산업생태계를 구축할 수 있도록 노력하겠다”라고 밝혔다. 본 조례안은 새달 4일 제357회 임시회 제2차 본회의에서 최종 의결될 예정이다.

영국의 과학자들이 화석에서 추출한 콜라겐으로 티라노사우루스 가죽을 실험실에서 배양해 고급 핸드백을 만들겠다고 발표했다. 그러나 전문가들은 이 계획이 현실적으로 불가능하며 마케팅 수단에 불과하다고 지적하고 있다. 1일(현지시간) NBC 뉴스에 따르면, 영국 뉴캐슬 대학교의 조직공학 교수인 체 코넌이 이끄는 연구팀은 약 6800만년 전 멸종한 티라노사우루스 화석 잔해에서 추출한 콜라겐 성분으로 가죽을 배양해 고급 핸드백을 만들겠다는 프로젝트를 발표했다. 이 프로젝트는 바이오기술 기업 ‘랩-그로운 레더’와 네덜란드 크리에이티브 에이전시 VML, 유전체 공학 전문기업 ‘오가노이드 컴퍼니’가 공동으로 진행한다. 코넌 교수는 “우리는 티라노사우루스부터 시작해 선사시대 종들의 가죽을 공학적으로 만들 수 있는 잠재력을 열고 있다”고 말했다. 연구팀은 실험실에서 배양된 티라노사우루스의 가죽이 완전히 생분해되며 기존 가죽과 구조적으로 동일할 것이라고 주장했다. 이 프로젝트는 글로벌 가죽 제품 시장을 겨냥하고 있다. 시장조사업체 포춘 비즈니스 인사이트에 따르면, 현재 5000억 달러(약 713조원) 규모의 세계 가죽 제품 시장은 2032년까지 8550억 달러(약 1219조원)로 성장할 전망이다. 하지만 전문가들은 이 계획이 성공할 가능성이 낮다고 지적했다. 임페리얼 칼리지 런던의 합성 유전체 공학 교수인 톰 엘리스는 “이 아이디어는 매우 초기 단계의 ‘속임수’에 불과하다”고 평가했다. 그는 “우리의 공룡 진화에 대한 지식이 티라노사우루스만의 특정 콜라겐 유전자를 설계할 만큼 충분하다고 생각하지 않는다”고 설명했다. 엘리스 교수는 “진짜 티라노사우루스 가죽을 생산하는 것은 매우 비현실적”이라고 덧붙이며, 이 프로젝트에서 나올 수 있는 콜라겐의 특성은 소나 닭의 콜라겐과 비슷할 가능성이 높다고 지적했다. 이는 결국 생산된 제품이 다른 대체 가죽과 비슷하게 보이고 느껴질 것이라는 의미다. 이론적으로는 어떤 동물에서든 콜라겐 유전자 서열을 추출할 수 있다. 콜라겐은 포유류에서 가장 풍부한 단백질로, ‘겔터’와 ‘모던 메도우’ 등 기업은 이미 유전자 조작 콜라겐으로 가죽 등 소재를 만들어 고가 제품을 소량 출시한 바 있다. 다만 이 기술이 성공할 경우 환경 측면에서 긍정적 영향을 미칠 가능성도 있다. 현재 시중에 유통되는 대부분의 가죽 제품은 아마존 열대우림 파괴의 주범인 축산업 부산물로 만들어진다. 또한 세계자연기금(WWF)에 따르면 대안으로 사용되는 합성 및 비건 가죽 역시 생분해되지 않는 석유 기반 플라스틱 소재를 사용해 또 다른 환경 문제를 야기하고 있다.

동물 줄기세포를 인위적으로 분화해 만든 고기인 배양육을 만든다는 김병훈 스페이스에프 대표를 최근 경기 화성시 동탄에서 만나자마자 “먹어도 정말 안전하냐”고 도발했다. 배양육은 인류 역사에서 식용으로 먹은 유례가 없기 때문이다. 콩 등으로 만든 식물성 단백질은 인류가 오랫동안 섭취한 자연식품이지만, 동물의 줄기세포를 배양액에 넣어 키우는 배양육과는 그 결이 다르다. 실험실 같은 곳에서 인위적으로 생산한 배양육이 과연 인체에 안전할까 하는 의문이 들었다. 많이 받은 질문인 듯 김 대표는 “배양육은 생산부터 소비까지 철저히 통제된 환경에서 제조된다. 그래서 생물학적 오염이나 중금속 검출과 같은 해로운 요소가 들어갈 틈이 없고, 제조 공정을 모니터링하고 관리한다”고 여유 있게 답했다. 이와 별도로 소비자가 안심하고 섭취할 수 있도록 안전성을 확인할 예정이란다.“배양육이 새로운 형태의 기술이기에 당장에는 소비자들이 받아들이는 게 좀 힘들 수 있고 꺼려질 것이다. 그러나 우리가 많은 부분을 좀더 완벽하게 준비하면 언젠가는 생활 속에 젖어 드는 그런 시기가 올 것으로 믿는다.” 회사가 2021년 ‘대체 단백질 인지 현황’을 조사한 결과 일반 소비자는 콩으로 만든 ‘식물성 단백질은 알고 있다’(81.2%)는 응답이 압도적이었다. 배양육을 안다는 답변(30.6%)도 예상 외로 높았다. 김 대표에게 “특유의 고기 맛이 보장되느냐”고 따지듯 물었다. 이에 그는 “작년 초에 학계와 식음료계 전문가들을 대상으로 진짜 돼지고기로 만든 소시지와 우리의 배양육으로 만든 소시지로 시식회를 열었다. 진짜 고기, 즉 신선육 소시지가 5.0점이라면 배양육은 4.6점이 나왔다”고 답했다. 미세한 차이가 있지만 소시지나 만두소, 비빔밥 고명 등으로 만들면 보통 사람은 맛의 차이를 구별하기 쉽지 않다는 게 김 대표의 설명이다. 스페이스에프는 신선육의 맛을 따라잡기 위해 연구개발을 집중하고 있다. “회사를 방문하는 고객들을 대상으로 배양육으로 만든 소시지를 조리해 시식회나 관능검사를 주기적으로 하고 있다. 배양육과 신선육 간의 블라인드 테스트도 시도할 생각이다.” 그러나 국내에서 소비자들이 당장 배양육을 맛볼 수는 없다. “신규 식품이기에 식품의약품안전처가 식품 승인을 내주지 않아 식품으로 인정받지 못하고 있다. 하지만 싱가포르가 이미 2020년 12월, 미국이 지난 6월 배양육 제품에 대해 판매를 허가했다.” 배양육은 동물을 더이상 도축하지 않고도 고기를 먹을 수 있도록 생산하는 기술이다. 설립 3년 5개월 된 스페이스에프는 동물 줄기세포 배양 기술과 조직공학 기술을 활용하는 세포농업기술 전문 스타트업이다. 지금까지 완성한 배양육 시제품은 소시지 및 부대찌개용 돼지고기, 햄버거 패티용 소고기, 너깃 형태의 닭고기다. 배양육 시장 전망은 장밋빛이다. 글로벌 시장조사기관 AT커니의 전 세계 육류 소비 추이에 따르면 배양육 시장은 전체 육류시장에서 2030년 10%, 2035년 22%를 차지해 식물성 단백질 시장(23%)과 규모가 비슷해질 것으로 추정된다. 2040년이면 35%로 성장해 식물성(25%)을 따돌리고, 신선육(40%) 시장의 아성에 도전할 것으로 보인다. 2025년부터 2040년까지 육류 공급은 연평균 3% 성장하는 반면 신선육은 되레 3% 감소할 것으로 전망됐다. 식물성 대체육이 9% 커지는 동안 배양육은 무려 41%로 폭풍 성장할 것으로 예측된다.이런 시장을 거대 식품기업이 두고 보지 않았다. 미국의 곡물 메이저로 유명한 카길, 거대 식품회사 타이슨, 아처 대니얼스 미들랜드와 독일의 가금류 기업 PHW 등도 스타트업에 투자하거나 합작법인(JV) 등을 설립하는 형태로 배양육 사업에 속속 뛰어들고 있다. 하지만 일반인이 배양육을 맛보려면 상당한 시일이 걸릴 전망이다. 배양육이 국내에서 상품으로 판매 허가를 받기 위해서는 먼저 생산과 관련된 지침과 생산된 배양육의 안전성 검사, 생산시설 기준이 마련돼야 한다. “식약처가 올해 안에 배양육 생산 가이드라인을 발표하겠다고 했다. 가이드라인이 나오면 우리는 이에 맞춰 적합한 생산시설을 구축해 상용화를 준비할 계획이다.” 식약처가 마련한 기준에 따라 생산하더라도 식용으로 팔기 위해서는 품질 검사와 안전성 검사 통과가 필수적이다. 김 대표의 이력을 보니 삼성전자에서 반도체 공정 설계 업무를 담당했다. 그런 그가 어쩌다 목축업도 아닌 배양육 사업에 도전하게 됐을까. 1977년생인 김 대표는 미국 캘리포니아대 버클리(UC버클리)에서 물리학을 공부하고 삼성전자에서 3년간 근무했다. 핀란드 알토대학에서 경영학석사(EMBA) 과정을 마친 다음 식품회사를 경영하면서 공장식 축산과 환경 문제를 고민하다 배양육에 관심을 가졌다. “배양육이 미래 식품이자 원재료로서 잠재 가치가 엄청나다고 생각했다. 배양육은 현재의 공장식 축산과 축산 오폐수, 지구온난화 등 우리가 마주한 여러 문제를 해결할 대안이자 식품산업의 미래를 바꿀 기술이라는 생각이 들었다. ” 2020년 4월 대학교수 등 5명과 함께 창업했다. 지금까지 누적 83억원의 투자를 유치했고, 지난해 3월엔 한국 최초의 경쟁형 과제인 ‘알키미스트’의 ‘아티피셜 에코 푸드’ 부문에 선정됐다. 산업통상자원부로부터 5년간 200억원을 지원받아 수행하는 과제다. 회사 인력은 현재 22명으로 늘어났다. “회사 인력의 70%인 16명이 석박사급 연구 인력이다. 지속적인 연구개발을 통해 원천기술 확보에 집중하기 때문이다. 세포의 지방 함유량을 조절하는 등 영양학적 개선과 안전성 검토를 위한 이화학분석실, 배양육 생산을 위한 GMP(우수 식품·의약품 제조·관리 기준) 수준의 파일럿 공장도 갖추고 있다.” 스페이스에프의 경쟁력은 세포주에 대한 핵심 특허와 다양한 세포주에 맞는 무혈청 배양액 제조 기술을 보유한 기술력이다. 특히 돼지 배아 줄기세포주 원천기술은 세계 최초다. 더이상 돼지를 죽이지 않고도 배양육을 위한 세포를 계속 공급할 수 있다는 의미다. “세포는 고기의 영양성분과 품질을 결정한다. 순수하게 우리가 원하는 줄기세포를 추출하는 것이 아주 중요하다. 또 세포 증식과 분화에 필요한 영양분을 공급하는 배양액은 일반적으로 혈청을 많이 사용한다. 그러나 혈청은 생산하는 방식이 비윤리적이고, 가격도 비싼 데다 동물마다 성분이 유동적이다. 때문에 안정적이고 일관된 생산을 위해서 무혈청 배양액을 개발해 사용한다.” 배양육은 대량생산 체제를 갖추기 이전까지는 비쌀 수밖에 없다. 2013년 네덜란드 마스트리흐트대학 마크 포스트 교수가 선보인 배양육 햄버거 패티 한 장 가격은 무려 32만 달러였다. “2~3년 뒤에는 상용화 단가를 맞출 수 있을 것으로 예상한다. 신선육 소시지의 경우 1㎏에 4만~5만원 하지만 품질이 좋은 소시지는 300g에 4만~5만원도 한다. 현재 배양육 생산단가는 서너 배 더 비싸다. 신선육 돼지고기는 대개 180일이 걸리지만 배양육은 세포 1개로 1kg을 얻는 데 한 달이 걸린다. 한꺼번에 많은 세포를 이용하는 대량생산 체제에 들어가면 배양육 단가는 급격히 내려갈 것이다.” 그는 식약처의 기준 배포에 맞춰 공정을 최적화하고 알맞은 시설을 구축해 배양육 시장을 선도하겠다는 포부를 밝혔다. 이를 위해 시리즈B로 200억원 정도의 투자를 유치할 계획이다. 국내에서의 성공적인 출시를 바탕으로 해외 진출을 통한 사업 확장도 고려하고 있다. “이를 통해 세계 배양육 시장을 선도하고, 우리의 식량안보를 강화하는 데 힘을 쏟겠다. 배양육은 단순한 먹거리 문제가 아니라 지속가능한 미래를 위한 기술이자 식량이다.”

재단법인 3·1문화재단(이사장 김기영)은 ‘제64회 3·1문화상’ 수상자로 조승우 연세대 생명공학과 교수와 피아니스트 김대진 한국예술종합학교 총장, 로봇공학자 송재복 고려대 기계공학부 교수를 선정했다고 31일 밝혔다.조 교수는 줄기세포와 조직공학 기반 인공 뇌 구현 공로가 인정돼 학술상 자연과학 부문 수상자가 됐다. 예술상을 받는 김 총장은 한국의 대표적인 피아노 연주자로 피아니스트 김선욱과 손열음 등 전 세계에서 활약하는 예술가들을 양성한 예술 교육자이기도 하다.송 교수는 독창적인 다자유도 중력 보상 기술을 개발해 세계 로봇 산업 발전에 이바지한 점을 높이 평가받으며 기술·공학상 수상자로 선정됐다. 3·1문화상은 3·1운동의 정신을 이어받아 한국의 문화 향상과 산업 발전 기반을 제공하는 취지에서 1959년 만들어진 상이다.

국내 연구진이 동물실험을 대체하기 위한 인공장기 개발에 필요한 세포외 박막을 만드는데 성공했다. 포스텍 기계공학과, 미국 텍사스 오스틴대 공동연구팀은 인공장기에 사용할 수 있는 튼튼하고 잘 늘어나는 세포외기질 하이드로겔 박막을 개발했다고 10일 밝혔다. 이번 연구결과는 생체공학 분야 국제학술지 ‘바이오패브리케이션’에 실렸다. 신약을 개발할 때 새로운 약물의 평가는 사람을 대상으로 한 임상시험 이전에 세포 실험을 거쳐 동물로 하게 된다. 그렇지만 최근 강화되고 있는 동물실험 규제와 종간 차이 등 다양한 이유로 연구자들은 동물실험을 대체할 약물 평가용 인공장기에 눈을 돌리고 있다. 인공장기 제작은 다양한 형태로 이뤄지고 있는데 인공장기를 구성하는 세포를 작은 칩에서 배양하여 몸 밖에서 조직 장벽을 구현하는 기술이 대표적이다. 이렇게 만들어진 세포외기질 박막은 외부 자극에 취약해 배양 시간이 길어지고 실제 장기 움직임을 모사하기가 쉽지 않다. 세포 밖에 존재하는 세포외기질은 세포와 조직 사이의 공간을 채워주며 세포를 보호하는 쿠션 역할을 한다. 인공조직이나 장기를 만들 때도 세포가 잘 자랄 수 있도록 세포외기질이 사용되는데 변형되기 쉽다는 단점이 있다. 연구팀은 세포외기질에 나노섬유를 씌워 인체 조직과 비슷하면서도 튼튼한 세포외기질 박막을 만들었다. 두께가 5㎛(마이크로미터)에 불과한 박막은 투과성이 높아 세포 배양 후 2주가 지나도 안정적 형태를 유지하는 것이 관찰됐다. 신축성이 높아 연동 운동 같은 장기의 반복적 움직임도 따라할 수 있고 세포와 조직 기능도 실제 장기와 비슷한 것이 확인됐다. 김동성 포스텍 기계공학과 교수는 “이번에 개발한 세포외기질 박막은 체내 장기처럼 움직임이 가능한 인공장기를 만들 수 있어 생물 및 의학분야 기초연구, 화장품, 신약개발, 조직공학 등에 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.

글로벌 제약사 모더나의 창립자 중 한 사람인 로버트 랭어 매사추세츠공과대학(MIT) 석좌교수 등 제약바이오 부문의 세계적 석학들이 한국제약바이오협회가 주관해 다음달 9~10일 열리는 온라인 콘퍼런스(2021 KBPMA 콘퍼런스)에 나온다. 랭어 교수는 약물 전달 시스템 및 조직공학 분야를 전공한 학자로 코로나19 백신 개발사 모더나의 사내이사로 활동 중이다. 이 외에 매튜 밴더 헤이든 MIT 생물학과 부교수, 최철희 한국과학기술원 바이오 및 뇌공학과 교수, 이현숙 서울대 생명과학부 교수 등도 참가한다.

앞으로 바이오 업체는 자사의 줄기세포치료제나 유전자치료제 등 바이오의약품을 투여한 환자를 의무적으로 장기간에 걸쳐 추적 조사해야 한다. 바이오의약품 사용으로 환자에게 생길지 모르는 부작용과 위험을 조금이라도 줄이기 위해서다. 15일 식품의약품안전처에 따르면 유전자치료제 등 첨단바이오의약품에 대한 안전관리를 강화하고 신속한 임상 연구를 통해 제품화를 앞당길 수 있게 지원하는 내용의 ‘첨단재생바이오법’이 8월 28일부터 시행된다. 이에 따라 ‘인체 세포 등 관리업’이 신설돼 사람이나 동물로부터 유래한 세포·조직, 동물로부터 유래한 장기 등을 전문적으로 관리하게 된다. 이 과정에서 인체에 해로운 것으로 판명된 인체 세포의 경우 공급 및 판매 중지하고 반드시 전량을 회수해 폐기 처분해야 한다. 특히 환자안전을 위해 바이오의약품 투약 후 한국의약품안전관리원에 투여명세를 등록하도록 하고, 이상 사례를 보고하며, 장기간 추적 조사하도록 의무화했다. 첨단재생의료는 인체 세포 등을 이용해 손상된 조직과 장기를 치료·대체 또는 재생시키는 의료기술을 말한다. 첨단바이오의약품은 살아있는 세포·조직 또는 유전자를 원료로 제조한 바이오의약품으로 구체적으로 세포치료제, 유전자치료제, 조직공학 제제 등으로 나뉜다. 이범수 기자 bulse46@seoul.co.kr

선친과 마지막으로 함께 본 영화는 ‘백 투더 퓨처’였다. ‘부왕부왕 하다’고 소감을 얘기하시던 아버지가 떠오른다. 쓰레기를 연료로 채운 차가 하늘을 날아 관객을 향해 오다 사라지는 장면이 당시엔 상상하기도 힘들었기 때문에 더 그랬던 것 같다. 하지만 이제 바이오 연료와 하늘을 나는 자동차는 그리 놀라운 일이 아니다. 그렇다면 지금의 SF를 보면 미래가 보이지 않을까? 병에 걸리거나 전투에서 다친 사람이 누워 있으면 전신 스캔으로 아픈 부위를 찾아내고 치료하는 장면은 어떨까. 2005년 미국 국립보건원(NIH) 임상센터는 ‘이미징 프로그램’을 개설해 병원에서 자주 접하는 MRI나 양전자단층촬영(PET)과 같은 장비를 이용해 암 발생 여부까지도 진단한다. PET의 경우 에너지로 대사가 되지 않는 포도당 유사체에 양전자 방출 원자를 넣어 정상세포보다 더 많이 포도당을 흡수하는 세포를 진단하는데, 이들 세포가 암일 가능성이 있는 것이다. 치료용 방사성 동위원소를 암세포에 특이적인 항체나 펩타이드와 결합시켜 환자를 치료할 수도 있다. 소위 마법 탄환(Magic Bullet)이다. 잘린 팔이나 다리를 순식간에 재생시키는 장면 역시 “이론적으로는” 가능하다. 식약처는 2000년부터 ‘조직공학 제품’ 안전관리에 관한 연구를 시작했고 올해 제정된 첨단바이오 재생의료법으로 그 제도적 기반을 다지고 있다. 조직공학은 체내에서 자연적으로 분해되는 생분해성 고분자 화학물질을 ‘뼈대’(scaffold)로 하여 마치 집을 지을 때 거푸집을 만들고 그 안에 시멘트를 부어 구조를 완성시키듯이 원하는 세포를 입체적으로 키워 ‘조직’(tissue)을 만들어 가는 기술이다. 대표적인 예로 장기 중 재생능력이 우수한 간을 대상으로 한 연구를 들 수 있다. 사람 몸 밖 실험실에서는 세포층을 3~6개 정도까지 쌓을 수 있었으나, 영양분과 산소를 공급하는 혈관을 만들 수가 없어서 조직 혹은 장기 수준에는 이르지 못했다. 하지만 3D 프린터 기술 개발로 원하는 위치에 간세포와 혈관 형성 세포를 배치해 정교하게 배양할 수 있게 돼서 이런 한계가 이론적으로 성립하지 않는 시대가 됐다. 2020년이 코앞이다. 새해에는 세계보건기구가 주창하는 ‘단 한 명도 건강에서 소외되지 않는 세상’이 첨단 바이오와 첨단 의료기기 기술로 구현되는 원년이 되길 기대해 본다.

중국 저장대 의대, 화동과학기술대, 국립 정형외과·재생의학그룹(CORMed), 저장성 재생의학·조직공학연구소 공동연구팀은 빛을 이용해 수술 부위를 빠르고 손쉽게 접합할 수 있는 ‘바이오 글루’ 기술을 개발하고 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 15일자에 발표했다. 연구팀이 개발한 바이오 글루는 동물 세포 단백질 구조와 비슷한 하이드로겔 형태로 생체 독성이 없고 자외선을 쐬여주면 굳는 물질이다. 연구팀은 실제로 돼지 3마리의 심장동맥(관상동맥)과 심장, 간에 4~6㎜ 크기의 상처를 낸 뒤 바이오 글루를 사용해 수술한 결과 상처가 빠르게 봉합되는 것을 관찰했다. 바이오 글루로 봉합 수술을 받은 돼지들은 봉합사로 상처 부위를 꿰맨 돼지들과 마찬가지로 수술 2주 뒤에도 생체 이상소견이 발견되지 않았다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

울산에 생체 장기모사 연구센터가 문을 열었다. 울산시와 울산과기원(UNIST)은 3일 UNIST 제4공학관에 신약개발 속도를 높일 ‘유니스트-웨이크포리스트-바젤 생체 장기모사 연구센터’를 개소했다. 연구센터는 과학기술정보통신부 해외 우수 연구기관유치사업(GRDC) 지원을 받아 사업을 추진한다. GRDC 사업은 해외 우수 연구기관과 공동으로 국내에 연구센터를 설치해 기초·핵심기술을 확보하고 국가 과학기술혁신 역량을 높이는 것이 목적이다. UNIST는 생체모사 장기 분야에서 세계적인 연구역량을 보유한 미국 웨이크포레스트 의과대학, 스위스 바젤대학 의과대학과 공동으로 생체 장기모사 기술 개발을 위한 연구를 수행할 계획이다. 오는 2023년까지 진행할 연구에 국비 33억원과 시비 6억원 등 39억원이 투입된다. 웨이크포레스트와 바젤대학 의과대학도 매칭자금으로 33억여원과 20억여원을 지원한다. 연구센터는 다차원적 바이오칩 기술, 바이오 빅데이터 기반의 생체모사 시스템 설계 최적화, 바이오 프린팅 기반 조직공학 기술, 멀티스케일 이미징을 활용한 분석기술, 인체 장기 표적형 약물 전달체 개발 연구 등을 수행한다. 연구진은 UNIST 김철민·강주헌·강현욱·권혁무·박태은·배성철·정웅규 교수, 웨이크포레스트 의과대학 제임스 유·이상진 교수, 바젤 의과대학 짜일호퍼 교수 등이다. 한편 연구센터는 이날 개소식에 이어 국제심포지엄을 열었다. 심포지엄에서 이상진 웨이크포리스트 의과대학 교수와 짜일호퍼 바젤 의과대학 교수, 조종수·전누리 서울대 교수, 최낙원 KIST(한국과학기술연구원) 박사 등이 앞으로 공동연구 방향을 논의했다. 울산 박정훈 기자 jhp@seoul.co.kr

울산대 의대가 정부의 선도연구센터지원사업에 선정돼 면역질환 표적 줄기세포 치료제를 개발한다. 울산대는 과학기술정보통신부와 한국연구재단에서 지원하는 ‘2018년도 기초의과학 분야 선도연구센터(MRC)’에 선정됐다고 31일 밝혔다. 선도연구센터 지원사업은 정부가 세계적 수준의 선도과학자 그룹을 육성하려고 1990년부터 시행하고 있다. 기초의과학 분야에서는 바이오 및 건강 분야의 연구역량 강화를 위한 사업단을 선정하고 있다. 이에 따라 울산대 ‘줄기세포 면역제어 연구센터’(센터장 김승후 교수)는 다음 달부터 2025년 2월까지 7년 동안 한국연구재단(연구비 94억원)과 서울아산병원(대응연구비 34억원)에서 총 128억원의 사업비를 지원받아 연구개발사업을 벌인다. 이 사업은 성체 중간엽 줄기세포(MSC)의 생존능 증강과 면역반응성 제어를 통해 치료효능을 극대화한 ‘중증 난치성 면역질환 표적 줄기세포치료제’를 개발하는 것이다. 또 기초의과학 분야 차세대 우수인력 양성과 바이오 및 건강 연구개발(R&D) 시스템 구축 등 줄기세포 분야에서 세계적 수준의 연구성과를 이뤄낼 계획이다. 이 사업에는 울산대 교수 11명과 서울아산병원 교수 4명 등 총 15명이 참여한다. 연구센터는 서울아산병원 아산생명과학연구원 줄기세포센터와 협력해 줄기세포 이식 기술 및 조직공학 기술을 지원받을 계획이다. 또 공동연구 파트너인 미국 미네소타 의대와도 정기적인 학술교류 및 공동연구로 사업목표를 달성할 계획이다. 채희동 울산대 의대학장은 “울산대와 서울아산병원 줄기세포센터 간의 유기적인 공동연구를 통해 세계적인 줄기세포 연구집단으로 성장할 수 있도록 대학 차원에서 최대한 지원할 계획”이라고 밝혔다. 울산 박정훈 기자 jhp@seoul.co.kr

서울대 공과대학 황석연 화학생물공학부 교수와 생체모방재료 및 줄기세포 공학 연구실이 발표한 논문이 ‘2017년 미국약물전달학회(CRS) 최고논문상’을 받았다. 서울대 측은 12일 “황 교수 연구팀의 논문은 콜라젠 섬유 가교 반응 및 연골판 조직공학 기술 관련 논문으로 지난해 CRS의 학회지에 발표된 논문 가운데 가장 의미 있는 논문으로 인정받아 상을 받게 됐다”고 설명했다. 황 교수는 “콜라젠 섬유 가교 기법을 활용한 생체재료에 줄기세포를 도입해 골관절염 및 다양한 연골 관련 질환을 치료하는 연구를 본격 추진할 계획”이라고 밝혔다. 박기석 기자 kisukpark@seoul.co.kr

국내 의료진이 세계 최초로 ‘지방줄기세포 시트’를 이용한 심근경색 치료의 새로운 가능성을 제시했다. 고려대 안암병원 순환기내과 임도선 교수팀은 자체적으로 개발한 지방줄기세포 시트를 동물(쥐)의 병변 부위에 직접 부착하고 이식해 본 결과 기존 줄기세포 치료법과 비교했을 때 다른 조직과의 결합률이 높아졌다고 7일 밝혔다. 이 연구 결과는 국제학술지 ‘생체조직공학’ 최신호에 게재됐다. 연구진에 따르면 주사기로 줄기세포를 이식하는 기존 치료법은 줄기세포가 몸에 들어간 후 시술자가 원하는 위치에 생착하기를 기다려야 하므로 실제 치료 효과를 거두기가 쉽지 않았다. 그러나 이번에 개발한 치료법은 정교하게 배양된 줄기세포 시트를 병변 부위에 직접 부착·이식하기 때문에 생착률이 약 90%에 이르렀다는 게 연구진의 설명이다. 연구진은 또 줄기세포를 배양하는 과정에서 발생하는 ‘성장인자’의 주변 세포 활성화 효과도 약 2.5배 높아졌다고 강조했다. 임 교수는 “이번에 개발된 치료법을 통해 심근경색 치료에 있어 혈관의 신속한 재생을 기대할 수 있게 됐다”며 “줄기세포 치료법을 한 단계 발전시키는 계기가 될 것”이라고 의미를 부여했다. 정현용 기자 junghy77@seoul.co.kr

　‘100세 시대’를 맞이한 요즘에도 인간의 최장 수명이 115세 이상을 넘어가기는 어렵다는 분석이 나왔다. 　미국 앨버트 아인슈타인 의과대학 얀 페이흐 박사 연구팀은 전 세계 다양한 연령대의 사망률과 생존율을 분석한 결과 인간은 115세 이상 살기 어렵다는 결론을 내리고, 이를 과학기술 전문지 네이처에 게재했다고 뉴욕타임즈(NYT) 등이 5일(현지시간) 보도했다. 　연구팀은 40개국의 연령대별 인구증가률을 비교해 이같은 결과를 도출했다. 예를 들어 1920년대 프랑스에서 가장 인구 증가가 빠른 나이는 85세였지만 1990년대에는 102세였다. 이 속도로 가면 현재 인구 중 가장 두드러지게 증가한 연령 그룹은 110세여야 하지만 1990년대 이후 증가세가 멈췄다는 것이다. 아울러 1968년 세계에서 나이가 가장 많은 사람은 111세였고 1990년에는 115세까지 올라갔지만, 이후 예외적인 1명을 제외하고는 아무도 115세보다 오래 살지 못했다는 것이다. 공식 출생증명서로 나이를 인정받은 인류 역사상 최고령자는 지난 1997년 122세로 세상을 떠난 프랑스 여성 장 칼망으로, 이후 기록은 깨지지 않고 있다. 　얀 페이흐 박사는 “장 칼망은 예외적인 사례로, 한해에 125세보다 더 나이가 많은 사람이 나올 확률은 1만분의 1 수준”이라며 “평균 기대 연령이 오랫동안 상승한 끝에 지금에서야 인간이 주어진 수명의 천장에 도달할 만큼 오래 살고 있는 것”이라고 설명했다. 　하지만 학계에서는 이번 발표에 대해 반대하는 의견도 만만치 않다. 시카고 일리노이대의 제이 오샨스키 교수는 “기술로 생명을 더 연장하는 데 성공한다면 수명의 한계는 깨질 것”이라며 “얼마나 많이 깨질지는 혁신이라는 (인간의) 본성에 달려있다”고 말했다. 　이 같은 반대 목소리에 대해 페이흐 박사는 “의약품이나 조직공학(생체이식)이 평균 수명을 늘리는 데는 효과가 있다”며 “하지만 인간의 수명이라는 것은 일일이 조치를 취할 수 없을 만큼 수많은 유전자의 영향을 받기 때문에 115세라는 ‘천장’을 뚫기는 힘들 것”이라고 반박했다. 　하종훈 기자 artg@seoul.co.kr

신약이 개발돼 일반인에게 선보이기까지는 짧게는 7~8년, 길게는 20년 이상 걸린다. 신약개발 기간 중 가장 오래 걸리는 것은 사람을 대상으로 한 임상시험 기간이다. 최근 캐나다 연구진이 이런 임상시험 기간을 크게 줄일 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. ●실제 세포와 결합해 정상 작동 토론토대 화학공학과 밀리카 래디식 교수팀과 토론토의대 공동연구진은 생분해성 고분자물질을 이용해 사람의 심장세포, 간세포와 똑같은 기능을 하는 인공세포를 만드는 데 성공해 재료과학 분야 국제학술지 ‘네이처 머티리얼즈’ 7일자에 발표했다. 이번 연구에는 한국 출신으로 토론토대 화학과 박사과정에 있는 김지혜씨도 참여했다. 하나의 칩으로 실험실에서 하는 실험을 할 수 있게 한 바이오 칩을 ‘랩 온 어 칩’이라고 부른다. 이번에 연구진이 만든 것은 인공세포칩 하나로 생체 반응 실험을 할 수 있게 됐다고 해서 ‘오건 온 어 칩’ 기술이라고 평가받고 있다. 연구팀은 생체 적합성을 가진 ‘POMaC’이라는 고분자를 얇게 펴 여러 겹으로 만들고 50~100마이크로미터(㎛·100만분의1m) 간격으로 구멍을 만들어 실제 심장이나 간 조직에 있는 모세혈관까지 흉내 냈다. 이렇게 만든 인공세포를 배양액이 담긴 실험접시에 실제세포와 함께 놔두자 인공세포와 실제세포가 결합해 하나의 정상적인 세포처럼 작동하는 것이 확인됐다. ●손상된 심장·간 부분 교체도 이용 ‘앤지오 칩’이라는 이름이 붙은 인공세포는 신약의 안전성과 독성을 측정하는 데 이용되거나 손상된 심장이나 간 같은 장기를 부분적으로 교체하는 데 이용될 것으로 연구진은 보고 있다. 신약이 만들어진 뒤 동물실험과 사람을 대상으로 하는 임상시험에서 가장 주목하는 부분이 사람의 엔진이라고 할 수 있는 심장과 독성물질을 해독하는 간이다. 연구진이 인공심장과 간 세포를 만든 것도 이 때문이다. 래디식 교수는 “그동안 조직공학에서 풀리지 않던 수많은 문제를 해결해 줄 수 있을 것”이라며 “손상된 신체 장기에 이식하기 위해서는 인체 거부반응과 환자 맞춤형 세포개발이라는 문제를 해결해야 한다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

전북대는 강길선(55) BIN융합공학과 교수가 줄기세포와 재생의학 분야의 세계적인 학회인 세계조직공학재생의학회 차기 회장에 선임됐다고 10일 밝혔다. 아시아인으로는 처음이다. 강 교수는 줄기세포를 이용한 바이오연골, 바이오뼈, 중추신경 재생 등 분야에서 뛰어난 연구 업적을 보여 2012년 학회 최고 영예인 ‘펠로’(석학)에 선임되기도 했다. 임기는 2019년부터 3년이다.

　인체의 자연치유능력 활용해 퇴행성 관절염의 진행을 억제하고, 새로운 연골조직을 재생시킬 수 있는 가능성이 제기됐다. 새로운 퇴행성 관절염 치료 방법으로 이어질지에 관심이 모아지고 있다. 　삼성서울병원 재활의학과 김상준 교수와 한국과학기술연구원(KIST) 정영미 박사팀은 동물실험을 통해 P물질(SP·Substance-P)을 자가조립 펩타이드(SAP·Self-assembled peptides)에 화학적으로 응착시켜 투여한 뒤 변화를 관찰한 결과, 퇴행성 관절염의 진행을 억제할 뿐 아니라 무릎연골의 조직재생 효과까지 확인했다고 11일 밝혔다. 　 P물질은 체내에서 통증감각을 전달하는 신경세포물질로, 신체에 손상이 발생하면 중간엽 줄기세포를 해당 부위로 끌어들여 회복을 촉진하는 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 　이 P물질이 손상된 연골을 치료하는 ‘마중물’ 역할을 하는 셈이다. 연구팀은 P물질의 이런 특성을 고려해 노화로 닳아 없어진 무릎 연골 조직 재생방법을 고안해 냈다. 상처가 아물 때 마치 새 살이 돋는 것처럼 조직을 재생시키는 가능성에 착안한 것이다.　그러나 인체 내에서 자연 생성되는 P물질의 양이 많지 않은 데다 외부에서 주입해도 금방 흩어져버린다는 점이 걸림돌이었다. 또 과다 투여할 경우 통증이 증가할 것이라는 우려도 있었다. 　연구팀은 이런 문제를 해결하기 위해 P물질을 자가조립 펩타이드와 화학적으로 결합하는 방법을 적용했다. 인체를 구성하는 아미노산의 복합물인 자가조립 펩타이드는 젤 타입으로 전환이 가능해 주사제 형태로 관절에 직접 투여할 수 있으며, 관절강 속에 오래 머물게 할 수도 있다. 　연구팀은 실험용 쥐 40마리를 P물질 투여군과 줄기세포 추가 투여군, 대조군 등으로 나누어 연구를 진행했다. 실험용 쥐에 골관절염을 유도하는 수술을 한 뒤 2주 후 관절강 내에 약물을 투여하고 6주동안 변화를 살폈다.　그 결과, P물질 투여군은 대조군에 비해 개선효과가 뚜렷했으며, 효과 또한 줄기세포를 추가 투여했을 때와 크게 다르지 않았다. 연골세포가 노화로 죽는 비율(세포사멸)이 대조군의 경우 80%였으니 P물질 투여군은 절반인 40%로 나타났다. 　또 손상 부위의 회복을 돕는 중간엽 줄기세포를 끌어모으는 양의 경우 대조군에 비해 6배 가량이나 많았으며, 퇴행성 관절염의 진행에 관여하는 염증성 인자인 ‘IL-1’의 발현율도 50%까지 낮아졌다. 　연구팀은 이와 함께 P물질의 적정 투여 용량이 35μg(마이크로그램)이라는 점을 확인했다. P물질이 통증을 전달하는 물질이기는 하지만 이번 연구에서 적정량을 투여한 결과 통증이 심해지지 않았다.　김상준 교수는 “퇴행성 관절염은 노화로 인해 발생하기 때문에 이를 최대한 늦추고 관절이 원활히 기능할 수 있도록 하는 것이 치료목표”라며 “아직 동물실험 모델이기는 하지만 기존 치료와 달리 인체의 자연치유 능력을 살려낸다는 점이 가장 중요한 성과”라고 의미를 부여했다. 　이 연구는 삼성서울병원과 KIST 공동연구 프로젝트의 지원으로 진행됐으며, 생체조직공학 분야의 국제학술지(Biomaterials) 최근호에 게재됐다. 　심재억 의학전문기자 jeshim@seoul.co.kr

지난 1999년 개봉된 영화 매트릭스의 초반부에는 인공지능 컴퓨터(AI)에 의해 태어나자마자 ‘인공 자궁’에 갇혀 생활하는 2199년 인류의 모습이 현실적으로 그려져 있다. 그런데 머지않아 이런 상황이 실제로 벌어질 가능성이 매우 높을지도 모른다. 미국 온라인 매체 데일리비스트는 세계 각국 미래학자들이 “향후 20년 내 인공 자궁이 보편화 될 것”이라는 관측을 내놓고 있다고 12일(현지시각) 보도했다. 인공자궁태반, 다시 말해 자궁과 태반을 인공적으로 만들어 엄마의 실제 자궁이 아닌 자궁 밖에서 태아를 키울 수 있도록 하는 인공장기 개발이 시작된 것은 지난 2001년부터다. 2000년대에 들어 전 세계적으로 저출산의 심각성이 대두되기 시작했고 여기에 신체적 문제, 생식능력 저하 등의 문제로 불임여성이 늘어나면서 인공 자궁의 필요성이 설득력 있게 제기된 것이다. 물론 고령으로 인한 노산 위험성도 중요한 개발계기 중 하나로 인식됐다. 흔히 인공 자궁을 현재 미숙아 치료실에서 볼 수 있는 인큐베이터와 비슷하게 생각하는 경우가 있다. 하지만 인공 자궁은 수정란(배아) 착상, 태아 성장, 출산까지 모든 부분을 총괄적으로 진행할 수 있는 유전자학, 조직공학, 생체공학, 나노공학이 합쳐진 첨단과학의 밀집체인만큼 인큐베이터를 한참 뛰어넘는 개발 기술이 필요하다. 기본적으로 해당 기술은 인공 자궁내막, 인공태반, 인공양수가 필요하고 모체의 온도와 흡사한 온도 조절장치와 태아의 감각을 일깨워줄 자극 시스템이 수반되어야한다. 놀랍게도 헝가리 출신 유명 미국 저널리스트이자 미래학자 졸탄 이스트반은 “최근 과학발전기술 속도에 따르면, 약 20년 후인 2034년에는 주위에서 인공 자궁을 통한 출산 모습을 흔히 접하게 될 것”이라는 의견을 밝혔다. 실제로 미국 코넬대학 연구진은 상피세포, 기질세포를 이용한 공생배양시스템을 개발하는데 성공했다. 해당 결과는 수정란 착상과 태반 형성에 필수적인 인공 자궁 개발을 가시화시키는 의미 있는 시도로 이스트반의 예측이 지나치지 않다는 설득력 있는 근거를 제기해주고 있다. 하지만 이런 인공자궁 기술 개발에 대한 우려의 목소리도 만만치 않다. 임신과 출산이라는 인간만의 영역에 기계기술이 들어가게 되면 고귀한 생명의 탄생이라는 기존 인식에서 공장에서 대량 생산되는 제품처럼 인권이 짓밟혀질 수 있다는 것이다. 또한 아무리 기술이 발전된다 하더라도 뱃속 아이와 부모의 따스한 교감이 재현되기는 힘들며 이것이 향후 아이의 인격형성이 좋지 않게 작용할 수 있다는 시각도 있다. 특히 여성인권 단체 측은 “인공 자궁이 만들어지면 출산이라는 고유의 여성권한이 사라지게 된다. 사회적으로 여성은 임신과 출산이라는 특수성으로 많은 배려를 받아왔지만 이것이 사라지면 또 다른 역차별이 이뤄질 수 있다”는 입장을 밝히고 있다. 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr