‘초냉각’ 돼지 신장 이식 성공… 장기 보존의 新전기
장기 이식의 가장 큰 걸림돌인 짧은 보존 시간을 극복하기 위해, 영하 4도의 '초냉각(Deep supercooling)' 기술이 적용된 신장이 돼지에게 성공적으로 이식되었습니다. 이 혁신적인 장비는 얼음 결정 형성을 막아 장기를 수일간 안전하게 보존할 수 있게 해주며, 심각한 장기 부족 현상과 폐기율을 획기적으로 줄여줄 수 있는 중요한 의학적 돌파구로 평가받고 있습니다.
핵심 요약 장기 기증에 있어 시간은 곧 생명입니다. 기증자의 몸에서 장기가 적출되는 순간부터 장기는 훼손되기 시작하며, 외과의사들이 이를 수혜자에게 이식할 수 있는 골든타임은 불과 몇 시간에 불과합니다. 시간이 너무 지연되면 장기는 사용할 수 없게 됩니다. 대부분의 경우, 장기는 섭씨 4도(화씨 39도) 정도의 얼음 위에서 보관됩니다. 과거의 시도에서 얼음이 형성되어 심각한 손상을 초래했기 때문에, 장기를 완전히 동결하는 것은 불가능했습니다.
텍사스 A&M 대학교의 매튜 파월 팜(Matthew Powell Palm)과 그의 동료들은 얼음을 전혀 형성하지 않고 장기를 영하 4도(화씨 25도)까지 냉각시킬 수 있는 대안적인 장치를 개발했습니다. 최근 돼지 장기를 활용한 새로운 연구에서 그의 팀은 적어도 신장의 경우 이 장치를 통해 수일 동안 초냉각 및 보존할 수 있음을 입증했습니다. 장기를 다시 데운 후 동물들에게 이식하는 데 성공했으며, 이 장기들은 얼음 위에 보관된 장기들보다 훨씬 더 양호한 상태를 보였습니다. 이 연구에 참여하지 않은 텍사스 기반의 장기 확보 기관인 LifeGift의 케빈 마이어(Kevin Myer) 사장 겸 CEO는 이를 두고 '획기적인 성과(landmark achievement)'라고 평가했습니다.
장기 냉각 기술 파월 팜은 이 접근 방식이 궁극적으로 장기 부족 위기를 완화하는 데 도움이 되기를 희망합니다. 현재 미국에서만 104,000명 이상의 사람들이 신장 이식을 기다리고 있습니다. 미국에서는 매일 17명이 이식 대기 중에 사망하는 것으로 추정됩니다. 이는 기증된 신장 부족 때문이기도 하지만, 이식 가능한 많은 신장이 수혜자에게 도달하지 못하기 때문이기도 합니다. 어떤 해에는 기증된 신장의 약 3분의 1이 폐기되는데, 이는 주로 수혜자에게 도달할 때쯤이면 장기가 너무 많이 훼손되어 사용할 수 없게 되기 때문입니다.
신장은 얼음 위에 약 24시간 동안 보관되거나, 신체의 상태를 모방하는 기계 장치에 최대 24시간 동안 보관될 수 있습니다. 마이어는 이 시간이 적합한 수혜자를 찾고 장기를 운송하기에 항상 충분하지는 않다고 말합니다. 전 세계의 과학들은 장기를 훨씬 더 낮은 온도로 냉각하여 보존 기간을 연장하는 방법을 연구해 왔습니다. 장기를 냉각하면 대사 속도가 느려집니다. 온도가 낮아질수록 그 효과는 커지며, 보존 기간도 더 길어집니다.
인간은 오래전부터 난자, 정자, 배아를 동결 보존하는 데 성공해 왔지만, 큰 장기를 동결하는 것은 훨씬 더 어렵습니다. 여러 연구팀이 다양한 온도와 동결보호제(cryoprotectants, 본질적으로 부동액처럼 작용하는 화학 물질)를 탐구해 왔지만, 아직까지 인간 장기를 이식 목적으로 동결하는 데 성공한 사람은 없습니다. 열역학자인 파월 팜은 또 다른 접근 방식을 모색했습니다. 장기를 일정한 압력 하에 잠기게 유지하면, 부작용이 있을 수 있어 인간 이식에 사용하기 전에 승인이 필요한 동결보호제 없이도 섭씨 0도 이하의 온도에서 얼음 결정 형성을 막을 수 있다는 것입니다.
이 이론을 시험하기 위해 파월 팜과 동료들은 정확히 이를 수행하는 장치를 개발했습니다. 이 장치는 본질적으로 투명한 뚜껑이 있는 밀폐형 챔버입니다. 기저부에는 장기의 온도를 모니터링하고 얼음 형성 여부를 확인하는 장치가 있습니다. 장기들은 이식 용도로 보존하기 위해 이미 일반적으로 사용되는 용액에 잠기게 됩니다. 파월 팜은 "저는 항상 이것을 '로우테크 하이사이언스(low-tech high science)'라고 설명합니다. 이 시스템에 작용하는 역학을 이해하는 데 많은 노력이 들어갔지만, 궁극적으로는 상당히 단순합니다."라고 말했습니다.
초냉각 신장 이식 이 장치를 테스트하기 위해 파월 팜과 동료들은 먼저 돼지로부터 단일 신장을 적출했습니다. 이 장기들은 이식 장기와 마찬가지로 혈액을 제거하기 위해 동일하게 널리 쓰이는 용액으로 세척되었습니다. 그런 다음 팀은 인간 이식에 사용되는 표준 조건을 모방하기 위해 일부 신장을 2시간 또는 24시간 동안 얼음 위에 보관했습니다. 또한, 적출된 신장 중 일부를 이 장치에 24시간, 48시간 또는 72시간 동안 넣어두었습니다.
이렇게 보존된 신장은 다시 원래 기증자 돼지에게 이식되었습니다. 각 돼지의 두 번째 신장은 동일한 수술 과정에서 적출되어, 각 동물이 이식받은 신장 하나만 남도록 하였다.