[건강한 가족] 난치성 질환인 기관 결손, 인공 기관 이식 가능해졌다

병원리포트 가톨릭대 의과대학 김성원 교수팀

가톨릭대 의과대학 김성원 교수팀이 타인의 성체 줄기세포를 활용한 환자 맞춤형 3D 바이오프린팅 인공 기관(trachea)을 생착시키는 데 성공했다고 밝혔다. 지난해 8월 수술 후 6개월간 추적 관찰한 결과다. 호흡과 밀접한 장기인 기관(trachea)은 기도 제일 윗부분에 있고, 목에서 흉부까지 연결된 튜브 형태의 구조다.

성체 줄기세포 기반 인공 기관을 실제 임상에 적용한 임상 실용화 연구로 약 20년간 수행됐다. 가톨릭세포치료사업단 서울성모병원 바이오의약품 GMP(우수의약품 제조관리 기준) 세포생산실의 품질관리 공정을 통해 실제 성체 줄기세포·연골세포를 바이오프린팅했다. 이를 3차원 맞춤형 인공 기관으로 제작한 뒤 난치성 기관 결손 환자에게 이식, 치료한 세계 최초 연구개발이며 임상시험이다.

기관은 공기가 드나들고 기관지 속 분비물을 배출하는 통로로 갑상샘암·두경부암과 선천적 기형, 외상으로 인해 좁아지거나 손상될 수 있다. 중환자실 치료 중 기관 삽관술과 절개술을 받은 환자는 기관 협착이 잘 발생하며, 두경부암 수술 과정에서 같이 제거되는 경우도 있다.
기관 결손은 난치성 질환이다. 기관을 재건하는 기존 치료로는 이전 상태로 완벽히 복원할 수 없는 데다 수술이 복잡하고 위험하다. 기관 골격 구조를 재건하면서 기능을 유지하는 재건법이 요구되지만 아직 대체 치료제가 없다.

난치성 기관 결손 환자를 위해 진행된 이번 연구에서는 세계 최초로 첨단 바이오 융·복합 제제를 이용한 인체 장기 모사체를 활용했다. 살아 있는 세포를 실제 장기·조직의 구조와 유사하게 세포 프린팅해 이식용 장기·조직을 만들었다.

성체 줄기세포는 코막힘 치료에서 주로 시행되는 ‘코 하비갑개 수술’ 후 폐기되는 인체 조직을 재활용해 제공받는다. 초자연골 재생을 위한 연골세포 역시 코중격 수술 과정에서 폐기되는 인체 연골조직에서 분리 배양했다. 인체에 이식하는 임상 실용화 과정에는 환자 진료·수술을 담당하는 이비인후과와 외과의 다학제 연구 등 각 분야가 협력했다.

김성원 교수는 “살아 있는 타인의 성체 줄기세포를 3D 세포 프린팅하는 정밀 공학기술을 적용해 인공 인체 장기 이식 임상시험에 성공한 사례”라며 “환자 맞춤형 3D 바이오프린팅 인공 장기 이식 실용화 기술 발전에 토대를 이루고 있어, 향후 진행될 각종 난치성 질환의 첨단 바이오의약품 개발 과정에도 큰 역할을 할 것”이라고 평가했다.

이번 첨단 재생의료 임상 연구는 서울성모병원(이비인후과 김성원 교수, 박선화 박사, 갑상선내분비외과 배자성 교수)의 주도로 가천대(이진우 교수)와 티앤알바이오팹(윤원수 대표, 김인호 박사)이 공동 연구했으며 인천성모병원(이비인후과 남인철 교수)과 포스텍(조동우 교수)이 참여했다.

이민영 기자 lee.minyoung@joongang.co.kr