이종간 장기 이식의 가능성

living heart

2012년 전세계에서만 약 115,000개의 장기 이식 수술이 있었고, 이는 전체 수요의 10%에도 미치지 못하는 수준이었다고 합니다. 미국에서만 매일 18명의 사람들이 장기 이식을 기다리다 죽어간다고 하네요.

이러한 문제의 해결책으로 지난 수십년간 다른 종(Species) 간의 장기 이식이 연구되어 왔습니다만 아직도 해결되지 못한 문제들이 많이 있다고 합니다.

초기 연구에는 침팬지나 원숭이를 가지고 실험하였는데, 최근에는 사람보다 더 빠르게 성장하고 공급할 수 있는 장기의 종류가 더 다양한 돼지로 그 대상이 바뀌고 있습니다. 예상 가능한 일이지만, 인간의 면역 체계는 사람의 장기를 이식하였을 때보다 돼지의 장기를 이식하였을 때 더 강력하게 반응한다고 합니다.

미국 피츠버그 대학의 토마스 E. 스타즐 이식센터의 외과전문 교수 데이비드 쿠퍼 박사는 다음과 같이 설명합니다.

“사람의 장기를 사람에게 항거부 처리를 하지 않고 이식을 하면 약 일주일 정도 살아남을 수 있는데, 돼지의 장기를 이식하면 단지 5분에서 10분정도만 살아남습니다. 훨씬 더 강력한 면역 반응을 일으키는 것이지요.”

돼지 장기 내에 있는 세포 표면에는 갈락토스 올리고당이라고 불리는 설탕 분자가 있는데, 이것은 인간의 몸이 항체를 형성하는 것을 활성화 시킵니다. 그래서 과학자들은 유전자적으로 돼지를 변형시켜서 이 문제가 되는 유전자를 제거하고 있습니다. 그런데, 이것만 가지고는 충분하지 않아서, 핵심 항원을 만들어내는 다른 유전자들도 없애는 한편, 방어적 역할을 하는 인간 보체 조절 단백질(human complement regulatory protein)을 더하려는 노력을 하고 있습니다. 보체 단백질은, 사람 인체가 이질(foreign)이라고 정의한 세포를 파괴하는 시스템입니다.

돼지와 사람이 혈액 응고 조절 방식이 다르다는 것도  또 다른 문제점입니다. 너무 응고가 잘 되면 혈전증이 생기고, 응고가 충분히 되지 않으면 출혈 문제가 생기기 때문입니다.  현재 돼지의 장기가 사람의 혈액 응고 방식에 보다 잘 적응하도록 연구가 진행 중이라고 하네요.

최근 국제 이종 이식 협회의 수장인 피터 코완(Peter Cowan) 박사는 돼지를 유전자적으로 변형시킬 수 있는 방법이 더욱 발전하고  있으며 사람만을 대상으로 장기 이식을 할 경우 기증자를 변형하는 것은 불가능하지만, 다른 종으로부터의 장기 이식은 수혜자인 인간이 잘 받아드릴 수 있도록 변형이 가능하다고 언급했다고 하네요. 이러한 관점에서, 장기적으로 돼지는 인간 기증자만큼 좋은, 또는 더 좋은 기증체가 될 것 같습니다.

돼지 이식과 관련하여 현재 가장 크게 기대하고 있는 영역은 인슐린을 생산하는 췌장 섬(pancreatic islet) 세포를 이식하는 것입니다.  인간이 아닌 다른 영장류에 실험한 결과는 이미 성공적이었고, 호주의 생명과학 회사( Living Cell Technologies)가 뉴질랜드, 아르헨티나, 러시아에서 약 40명의 환자를 대상으로 임상 실험을 진행 중입니다. 면역 반응을 보호하기 위하여, 이 췌장 섬을 캡슐화하였습니다.  실험에 참가한 환자들은 현재 인슐린 투여를 완전히 멈춘 것은 아니지만, 줄일 수는 있었습니다. WHO에 따르면 전세계적으로 3억4천7백만명이 당뇨로 고생하고 있는데, 돼지의 췌장 섬 이식이 성공한다면 이 많은 사람들이 인슐린 주사 없이도 인슐린 수치를 조절할 수 있게 되겠지요.

돼지 장기 이식의 또 다른 영역은 심장인데요, 미국에는 돼지의 심장을 이식 받은 두 마리의 개코 원숭이가 있습니다. 한 마리는 1년 넘게 심장이 정상적으로 박동하고 있고, 다른 한 마리는 2년 넘게 박동하고 있습니다. 하지만, 여기서 이슈는 아직 개코 원숭이의 본래 심장이 옆에서 함께 뛰고 있다는 것입니다. 연구진들은 이제 이 개코 원숭이의 본래 심장을 돼지의 심장으로 대체할 경우 같은 결과를 얻을 수 있을지에 대해  한 단계 더 나아가 연구를 진행하고 있습니다.

심장 다음으로 신장, 간, 폐가 어려운 과제로 남아있는데, 이것들은 면역 체계 거부 문제뿐만 아니라 혈액 응고 문제를 안고 있는 상태입니다.

동물의 장기를 이식하는 것에 있어서 가장 큰 걱정은 인간에게 다른 질병을 옮길 가능성입니다. 그래서, 법으로, 이종 이식 기능을 할 돼지는 사람에게 해가 될 수 있는 모든 잠재적인 세균, 박테리아, 바이러스, 곰팡이를 제거하도록 정해져 있습니다. 이 법을 지키는 것은 굉장한 노력을 수반한다고 합니다.

또한, 장기 기증을 목적으로 하는 돼지는 특별히 관리되고 깨끗한 시설에서 사육하고, 병원균 보유 여부에 대하여 지속적으로 모니터링 하는 것을 고려하고 있습니다. 사람은 장기 기증을 하는 경우, 많은 경우에 그 기증자가 어떤 상태의 장기를 가지고 있는지 알 수가 없습니다. 어떤 경우에는 최근에 감염된 바이러스가 아직 검사 결과에 나오지 않아서 그냥 이식이 이루어 질 수도 있고, 신장이나 간을 제외, 인간 기증자는 죽어있는 상태이기 때문에 그 기증자가 의학적으로 어떤 상태였는지 알 수가 없습니다. 이러한 관점에서 보면 돼지 장기 이식이 인간 장기 이식보다 장점을 가지고 있다고 볼 수 있겠네요.

이종 이식과 관련하여 현재 남아있는 문제들을 해결한다면, 그 영향력은 엄청날 것입니다. 이종이식은 전세계적으로 당뇨병, 파킨슨 병, 맹인 등 수백만 명의 환자를 치료해 줄 수 있을 것으로 기대되는 의료 혁명으로 여겨지고 있습니다. 앞으로의 발전이 매우 기대되는 분야입니다.