3D 프린터로 인간의 ‘심장·간’ 출력 성공

최근 들어 3D 프린터를 사용해 인간의 장기를 생성하는 기술이 활발하게 진행되고 있다. 심장에 이어 간 까지 만드는 데 성공하고 있다. 앞으로 장기이식 문제에 대한 근본적인 해결책으로 기대된다.

출처: 텔아비브대학(TAU)

지난 4월 이스라엘 텔아비브대학(TAU) 연구팀은 환자 자신의 세포와 생체 재료를 이용해 심장을 3D 프린터로 출력하는 데 성공했다.

이는 세계 최초로 인간의 세포 조직과 3D 프린터로 만든 인공 심장이다. 아직 토끼 심장 정도의 크기지만 연구팀은 이보다 더 큰 인간의 심장도 같은 기술로 만들 수 있다는 것이다.

특히 프린트된 심장은 환자 지방조직에서 콜라겐 당단백질 등 생체재료와 세포를 분리하고 세포를 줄기세포로 재 프로그램 시켰다. 또한 생체재료를 잉크 역할을 하도록 하이드로 겔 형태로 가공했다. 

그다음에 줄기세포와 하이드로 겔을 혼합해 심장세포와 내피세포로 분화시켜 환자의 면역체계에 적합하도록 심장 혈관과 함께 프린트했다. 따라서 환자 자신의 재료로 만든 만큼 거부반응을 크게 줄였다는 점이다. 

하지만 연구팀 “현재 만든 심장은 수축은 할 수 있지만 온몸에 혈액 펌프질을 제대로 수행하게 해야 하는 등 추가 연구가 필요하다”며, “적어도 10년 이내에 전 세계 병원에 생체 조직을 생성할 수 있는 3D 프린터가 설치되어 다양한 치료가 일상적으로 이루어지게 될 것”이라고 말했다.

또 최근에는 브라질 상파울루대학 연구팀이 3D 프린터로 인간의 작은 간을 생성했다.

연구팀은 3명의 지원자가 제공한 혈액으로 유도만능줄기세포(iPS 세포)로 배양해 간세포로 유도하고, 생체 잉크를 섞어 3D 프린터로 간을 출력해 18일 동안 배양했다.

이후 출력한 조직을 검토한 결과, 아주 작은 간이지만 본래의 간 기능을 가지고 있으며, 간세포만으로 만든 조직보다 더 오래 간 기능을 유지했다. 

연구 결과는 바이오패브리케이션 (Biofabrication) 저널에 논문명 ‘인간 유도만능줄기세포로 간 3D 바이오 프린팅은 시험관 안에서 간 기능과 생존력 유지(3D bioprinting of liver spheroids derived from human induced pluripotent stem cells sustain liver function and viability in vitro)’으로 지난 11월 27일(현지 시각) 게재됐다.

연구팀은 “이번 연구 전체과정은 불과 90일에 완료했다”며, “우리는 소규모 연구로 간을 3D 프린트로 생성했지만, 이 기술은 투자가 이루어지면 더 쉽게 확장할 수 있다”고 말했다.

김들풀 기자 itnews@