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[장기이식의 세계]②인공장기 개발, 어디까지 왔나?

디지털뉴스부 김희윤 기자최종수정 2017.09.12 16:42 기사입력 2017.09.12 16:42
뇌와 안구 이식기술만 남겨놓고 있어…미래학자 커즈와일 "2045년 되면 인간 영생 가능할 것" 예측
인공장기 개발 기술은 현재 어느지점까지 와있을까? 사진 = 영화 '엑스마키나' 스틸 컷
인공장기 개발 기술은 현재 어느지점까지 와있을까? 사진 = 영화 '엑스마키나' 스틸 컷

[아시아경제 김희윤 기자] 지난 1월 발간된 ‘세계미래보고서 2055’는 인간이 인공장기를 자동차 부품 갈 듯이 교환하는 작업이 2020년 이후 가능할 것이라 예측했다. 엑셀러레이팅 퓨처스(Accelerating Futures)의 CEO 존 스마트(John Smart)는 장기는 부품처럼 교체하고, 두뇌는 화학적 기술을 통해 보존이 가능하다고 말한다. 이 말이 사실이라면 인간의 영생은 멀지 않은 근 미래의 풍경이 될 터. 그렇다면 현재 ‘교체 가능한’ 인공장기 개발은 어디까지 왔으며, 어떤 청사진을 그리고 있을까?

2013년 2월 영국 런던 과학박물관에서 공개된 인조인간 ‘렉스’의 모습. 렉스는 전 세계 연구실에서 각각 생체공학 기관을 제공하고 영국기업이 조립을 맡은 로봇으로 제작에만 총 100만 달러가 투입됐다. 사진 = Rex Bionics
2013년 2월 영국 런던 과학박물관에서 공개된 인조인간 ‘렉스’의 모습. 렉스는 전 세계 연구실에서 각각 생체공학 기관을 제공하고 영국기업이 조립을 맡은 로봇으로 제작에만 총 100만 달러가 투입됐다. 사진 = Rex Bionics

인공장기 갖춘 인조인간의 탄생

2013년 영국에서 발표한 인조인간 ‘렉스(Rex Robotic Exoskeleton)’는 인공심장, 비장, 췌장, 신장을 갖춘 정교한 로봇으로 인조장기가 인간 신체를 대체할 수 있는 가능성을 제시했다.

현재 전 세계 영생연구소들은 수명 연장 기술 중 ‘장기 재배’ 집중을 통해 인간 신체의 영구적 생존 기술을 연구하고 있다. 특히 ‘3D 바이오프린팅’ 기술은 교환이 가능한 맞춤형 인공장기 제조를 가능케 할 것으로 기대를 모으고 있다.

이 기술은 특정 장기가 필요한 환자로부터 줄기세포를 채취한 다음 이를 연구소로 보내 적층 방식으로 새로운 장기를 만들어낸 뒤 신체를 모방한 인큐베이터에 보관, 이식 수술 전까지 충분히 발달시킨 뒤 수술에 제공하는 방식으로 구성돼 있다.

3세대 인공시장 수술 중 모습. 사진 = 삼성서울병원
3세대 인공시장 수술 중 모습. 사진 = 삼성서울병원

인공장기의 필수조건

인간의 신체는 외부 유입요소가 생기면 즉각 거부반응을 일으켜 보호작용을 하지만, 이로 인한 충격으로 사망에 이를 수 있을 만큼 강력하다.

일례로 혈관 손상 시 혈액은 응고되는데, 인공혈관 또는 인공심폐기로 혈액 내 산소를 공급하는 수술을 진행하는데 혈액이 응고될 경우 환자는 수술 중 치명상을 입을 수도 있다. 이에 인공장기 개발에 있어 생체 친화력은 최우선 조건으로 손꼽힌다.

지난 2015년 삼성서울병원은 3세대 인공심장(LVAD·좌심실보조장치) 이식수술에 성공하며 말기 심부전증 환자를 살려냈다.

1세대 인공심장은 몸 바깥에 장착하는 형태였고, 2세대 인공심장은 몸 안에 삽입해 환자의 혈액을 몸 안에 돌려주는 역할을 하며 3세대 인공심장은 자기장치를 이용해 소리가 나지 않고 몸 밖에 부착하는 배터리를 최소화시켜 환자의 불편함을 크게 줄였다. 이처럼 인공장기는 크기를 최소화해 생활의 불편을 줄여나가고 있다.


줄기세포 기술을 이용한 유사장기 기술 적용 사례. 사진 = 한국연구재단
줄기세포 기술을 이용한 유사장기 기술 적용 사례. 사진 = 한국연구재단

인공장기의 현주소

먼저 줄기세포를 활용한 유사장기의 발전이 눈에 띈다. 줄기세포 추출 후 다양한 타깃 세포 분화를 통해 인공장기를 형성하는 기술은 이미 2005년 탈세포 동종매트릭스를 이용한 인공심장판막 개발로 그 가능성을 입증 받았으며, 지난 2015년 미국 오하이오 대학 르네 아난드(Rene Anand) 교수팀의 역분화줄기세포 유래 미니 뇌 개발 성공으로 다양한 인공장기 재생 및 신경성 질환 치료의 가능성을 열었다.

바이오 프린팅 기술 역시 주목할 만한 분야다. 실물에 가까운 뼈와 연골을 빠르고 저렴한 비용으로 만들어낼 수 있는 점은 큰 장점으로 꼽힌다. 웨이크포레스트 대학의 제임스 유(James Yoo) 교수팀은 3D 바이오 프린팅 기술을 이용해 간 구조와 방광 구조 형성에 성공했고, 2014년 포항공과대학교와 서울 성모병원 연구진은 태어날 때부터 코와 콧구멍이 없던 몽골소년에게 3D프린팅 기술로 인공 코를 형성해 수술에 성공한 바 있다.

인공장기 개발의 최종 목표는 어디로 향해있을까? 구글의 기술고문이자 미래학자인 레이 커즈와일은 타임지와의 인터뷰에서 “2045년이 되면 인간이 죽지 않는 불멸의 세상이 도래한다”고 예측하며 “그때엔 인간과 기계의 융합이 일어나 영원히 살 수 있다. 자신의 뇌를 다운받아 인공지능 로봇이나 컴퓨터 속에서 영원히 생존할 것”이라 주장했다.

그는 앞서 자신의 책 ‘특이점이 온다’를 통해 “2045년은 특이점의 시기, 즉 기술이 인간을 초월하는 순간”이라 규정하기도 했다. 현재의 인공장기 기술은 뇌와 안구 이식만을 남겨놓고 있다. 전문가들은 뇌는 윤리적 문제와 국제사회의 합의가 필요하기 때문에 접근이 더딘 것이며, 안구는 근육과 시신경의 방대한 수를 감당할 기술적 수준이 현재까지 미치지 못한 상태라고 분석하고 있다.



김희윤 기자 film4h@asiae.co.kr
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