일본산업뉴스요약

Next Tech 2030
폐기되는 혈액을 효율적으로 활용
나라 현립 의대 등, 인공 적혈구 2년간 비축

나라(奈良) 현립 의과대학은 아사히카와(旭川)의과대학 등과 공동으로 2년간 비축이 가능한 인공 적혈구 개발을 추진하고 있다. 헌혈 유래 혈액은 3주밖에는 보관이 불가능하지만 수혈용 혈액 부족이 우려되는 낙도 및 깊은 산속 등 벽지 지역까지 공급할 수 있는 인공 적혈구 개발을 목표로 하고 있다. 고령화와 인구 감소가 진행되는 2030년경에는 인공 적혈구를 보급시켜 언제 어디서든 안정되게 안전한 수혈을 할 수 있는 사회 인프라 구축할 계획이다.

-- 고령화와 인구 감소에 대응 --
병 안에서 흔들리는 진홍색 혈액. 이것이 나라 현립 의과대학의 사카이(酒井) 교수팀이 개발한 인공 적혈구이다. 사카이 교수는 “현재 수혈용 혈액 부족 문제가 현저화되고 있지는 않지만, 의료 현장에서는 어려움을 겪고 있다. 급하게 혈액이 필요할 때를 위한 비축에 활용하고 싶다”라고 강조한다.

교통사고와 수술, 출산 등으로 대량의 수혈이 필요한 케이스는 전국 어디서든 발생한다. 앞으로는 헌혈을 담당하는 젊은 층 감소와 수술 등으로 수혈이 필요한 고령자 증가가 예상되고 있어 혈액 부족이 우려되고 있다.

사카이 교수팀은 폐기되는 수혈용 혈액을 인공 적혈구에 효율적으로 이용하는 것을 목표로 하고 있다. 일본적십자는 거리에서의 홍보 및 유통 개선 등으로 수급을 맞추려는 노력을 하고 있지만, 그럼에도 불구하고 일정량의 폐기는 불가피하다. 이용할 수 있는 기간이 3주로 짧고, 4종류의 혈액형마다 비축해놓아야 할 필요가 있기 때문이다.

사카이 교수 팀의 기술은 폐기되는 혈액에서 산소를 흡착하는 단백질, ‘헤모글로빈’을 분리해 추출. 이것을 화학 합성하거나 인지질(Phospholipid) 캡슐에 싼다.

-- 모든 혈액형에 대응 --
지질 캡슐에는 면역 반응을 일으키는 단백질이 없기 때문에 모든 혈액형의 사람들에게 수혈이 가능하다. 실온에서 2년간 보존해도 문제가 없다. 지질은 세포막 성분과 비슷한 성분이기 때문에 혈액과 반응해 응고되거나 알러지 반응을 일으키지 않는다. 연구팀은 동물 실험 및 샬레를 이용한 배양 실험에서 문제가 없다는 것을 확인했다.

실험용 쥐의 혈액을 절반 빼내어 대량 출혈 상태를 만들어 인공 적혈구를 수혈하는 실험에서는 모든 쥐들이 살아남았다. 실험에서 인공 적혈구를 쥐에 투여하자 3일 정도 지나 절반이 망가져 없어졌지만, 혈중 적혈구 양은 3일 정도 후부터 늘어나기 시작했다. 쥐의 체내에서 새로운 적혈구가 만들어지기 때문이다. 사람의 경우 3일째에 다시 수혈이 필요해질 가능성은 있지만, “임시방편으로 충분히 이용할 수 있다”(사카이 교수).

-- 연구 철퇴 잇따라 --
인공 적혈구에 대한 연구는 1980년대부터 시작되었다. 당시부터 “헌혈 혈액의 효율적 이용을 목표로 한 연구들이었다”(사카이 교수). 2000년대에는 의료기기 제조사 등이 참가하는 등, 실용화에 대한 기대가 높았다. 하지만 지질이 혈액 성분과 면역 반응을 일으켜 혈전이 만들어지는 등의 문제를 해결하지 못해 거의 대부분의 연구팀들이 철퇴했다.

사카이 교수팀은 마이너스 전기가 표면에 나타나는 지질을 선택해 혈액 안에서 안정적으로 기능하는 캡슐을 개발, 이러한 문제들을 해결했다. 이미 개 등 큰 동물을 대상으로 실험해 효과 및 안전성을 검증했다.

앞으로는 임상응용을 위한 엄격한 동물 실험을 할 계획이다. 사람에게 투여하기 적합한 제조 설비를 정비해 아사히카와 의과대학 등과 협력해 2년 후의 임상시험 개시를 목표로 하고 있으며, 실용화를 위해 협력기업을 찾고 있다.

허혈 부위에 산소를 운반하는 것뿐만 아니라 반대로 염증 부위의 산소 농도를 줄이는 방법으로 치료하는 것도 시야에 넣고 있다. 이식용 장기와 재생의료에 이용하는 세포 제품의 보호 기능도 기대할 수 있다고 한다.

사카이 교수는 “이론적으로는 말이나 양, 악어 등의 혈액으로도 인공 적혈구를 만들 수 있다. 앞으로 실험을 추진해나가고 싶다”라고 말한다.

▶ 인공 적혈구에 관한 연구 역사
1950년경: 홋카이도대학 연구자가 ‘인공 혈액’을 제창
1980년대: 일본적십자사가 ‘기한이 지난 적혈구의 효율적 이용’의 관점에서 개발에 착수
1993년: 일본 혈액대체물 학회가 설립
1997년: 후생노동성이 연구를 지원
2000년대: 테루모가 개발에 착수했지만 실용화를 단념. 와세다대학 등이 연구 개발을 이어가고 있다
2010년대 말~2020년대: 임상응용 단계로
2030년경: 민간 주도로 보급 추진

교토대학은 iPS세포를 이용해 연구
기술 보급, 비용이 과제

수혈용 혈액에 관한 연구는 여러 곳에서 추진되고 있다. 교토대학은 신체의 다양한 세포에서 성장할 수 있는 iPS세포를 이용해 적혈구를 만드는 연구를 추진하고 있다. O형인 사람의 iPS세포를 이용한다면 혈액형에 상관 없이 많은 사람들에게 수혈할 수 있다고 한다.

지치(自治)의과대학은 배아줄기세포(ES세포)와 iPS세포를 이용해 양의 체내에서 사람의 혈액을 만드는 연구를 하고 있다. 양의 태아의 간에 사람의 iPS세포로 만든 혈액계 세포를 이식한 결과, 사람의 혈액을 가진 양이 탄생했다. 수혈용 혈액 제조에 이용할 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다.

어느 혈액형이라도 수혈이 가능한 인공 혈액을 개발하는 연구는 이전부터 있었다. 혈액형이 일치하지 않으면 수혈된 적혈구 표면의 단백질에 대한 면역 반응이 일어난다. 이 때 산소로 단백질을 제거한다면 O형 혈액처럼 많은 사람들에게 수혈이 가능하게 된다. 캐나다의 브리티시콜롬비아 대학 등이 연구를 추진하고 있다.

해외에서는 수혈용 혈액이 만성적으로 부족한 국가들도 있어, 국제적으로 인공 혈액에 대한 연구는 발달되어 있다. 새로운 기술이 보급되기 위해서는 안전성과 유효성만이 아닌 비용을 낮출 필요도 있을 것이다.

 -- 끝 --