3D 바이오프린팅 기술로 환자 맞춤 이식용 ‘인공 기관(호흡기·trachea)’이 개발됐다.
보건복지부와 한국보건산업진흥원의 지원을 받은 국내 대학과 기업 공동 연구팀이 세계 최초로 일궈낸 성과다.
상용화될 경우 갑상샘암이나 선천적 기형, 사고 등으로 숨을 쉬는 중요한 ‘기관’이 손상된 환자들에게 새희망을 줄 수 있을 것으로 기대된다.
3D 바이오프린팅은 살아있는 세포를 3D인쇄 기술을 이용해 찍어냄으로써 활성을 갖는 인체 이식용 장기와 조직을 만드는 방법이다.
환자 맞춤 이식용 인공 기관은 결손된 개별 환자의 기관과 동일한 모양과 크기로 만들어진 것을 말한다.
인공 기관 개발에는 가톨릭대 서울성모병원 김성원 교수, 가천대 이진우 교수, 포스텍 조동우 교수, 티앤알바이오팹 연구팀이 참여했다고 진흥원이 9일 밝혔다.
호흡과 밀접한 연관이 있는 기관은 기도의 제일 윗부분으로 목에서 흉부까지 연결된 튜브 형태의 구조다.
갑상샘암, 선천적 기형, 사고로 인한 외상 등으로 기관이 좁아지거나 결손이 발생한다. 이 경우 이를 대체할 기관을 확보하는 것이 필수적이나 현재까지 대체 치료제가 없는 난치성 질환이다.
난치성 기관 결손 환자는 기관의 기능적 장애, 재건 수술과 이로 인한 후유증 및 합병증 등으로 어려움을 겪는다.
연구팀은 자체 개발한 줄기세포 및 연골세포를 포함한 바이오잉크 2종, 인체 이식이 가능한 생분해성 합성 고분자 물질인 폴리카프로락톤과 함께 3D바이오프린팅 기술을 이용해 환자 맞춤 이식용 인공 기관을 생산했다.
바이오 잉크 2종은 사람 코의 하비갑개 조직과 비중격 연골 조직으로부터 신경능 유래 줄기세포와 비중격 연골세포를 분리, 배양하고 이를 하이드로젤에 함입시켜 제작됐다.
아울러 세포 치료제 생산용 3D바이오프린팅 시스템을 활용함으로써 식품의약품안전처의 ‘의약품 제조 및 품질 관리기준’을 충족했고 실제 인체에 이식할 수 있는 크기로 유효성 평가를 통과했다.
이런 연구결과를 근거로 식약처 임상시험계획(IND) 승인을 얻었다. IND를 승인받은 세계 최초의 3D 바이오프린팅 제품이다.
김성원 교수는 “향후 임상시험을 통해 난치성 기관 결손 환자의 치료를 위한 맞춤형 3D 바이오프린팅 기관 실용화 기술을 확보할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.
민태원 의학전문기자 twmin@kmib.co.kr
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