일본산업뉴스요약

Next Tech 2030
동물 체내에서 인간 장기를 제작
메이지 대학 등, 임상응용을 위한 방법 다양

장기 이식은 중요한 의료 수단이지만 기증자 부족은 해소될 기미가 보이지 않는다. 그런 가운데, 동물의 신체를 이용해 췌장 및 위장 등의 장기를 만들어 내기 위해 시도하고 있는 것이 메이지(明治) 대학의 나가시마(長嶋) 전임 교수이다. 다양한 제작 방법이 연구되고 있어 2030년대에는 인류가 동물에 의지해 장기를 확보하는 길이 열리게 될지도 모른다.

“돼지의 췌장과 돼지 체내에서 만든 사람의 췌장이 있습니다. 어느 것을 원합니까?” 2030년대, 환자는 장기 제공자를 기다리지 않고도 이런 선택지가 있을 지도 모른다. 나가시마 교수는 동물을 이용한 장기 제작 방법 중 몇 가지 방법으로 2030년대에는 임상응용이 큰 발전을 이루게 될 것이라고 전망하고 있다.

-- 당뇨병 치료에도 --
나가시마 교수는 2019년도에도 돼지의 체내에서 인간의 췌장을 만드는 연구를 국내에서 시작한다. 도쿄대학의 나카우치(中内) 특임 교수와의 공동연구로 사람의 iPS세포를 사용한다. 실용화된다면 당뇨병 치료로 이어질 수 있다.

연구에서는 먼저 게놈 편집 기술로 특정의 유전자를 파괴시켜 췌장을 만들지 못하는 돼지의 수정란(배아)을 제작. 여기에 사람의 iPS세포를 주입하게 되면 인간과 동물의 세포가 혼합된 ‘동물성집합 배아’가 만들어진다. 대리모 돼지의 자궁에 착상 시켜 태아가 될 때까지 키우면 인간의 장기를 가진 돼지를 만들 수 있다.

동물성집합 배아를 둘러싸고 정부는 지금까지 대리모 돼지의 자궁 안에 되돌려놓거나 태아로 자라게 하는 것을 금지해 왔다. 그러나 해외에서는 규제를 하지 않는 경우도 많아 나카우치 교수는 본인이 겸임하고 있는 미국의 스탠퍼드 대학에서 양을 이용한 연구를 추진해 왔다. 정부도 규제 완화에 나서게 됨으로써 금년 봄에는 태아로 키워 대리모 돼지의 체내에서 적출하는 등 ‘출산’시키는 것을 허가할 방침이다. 나가시마 교수 팀은 규제가 풀리면 도쿄 대학의 윤리위원회에 계획서를 제출할 예정이다. 도쿄 대학과 정부의 심사를 거치게 되면 2019년 안에는 시행이 가능하다.

나가시마 교수는 동물성집합 배아 이외에도 동물을 잘 활용해 인간의 장기 제작에 활용하는 연구를 1990년대부터 지속해 왔다. 동물을 이용해 사람의 이식용 장기를 만드는 방법을 ‘이종 장기이식 재생의료’라고 부르며 연구실의 주요 테마로서 추진하고 있다.

-- 동물의 장기를 사용 --
그 중심이 되는 연구 중 하나가 돼지 등의 동물 장기를 그대로 사람에게 이식하는 ‘이종 이식’을 목표로 하는 것이다. 1990년대 전후부터 전세계에서 연구되어 온 방법이다. 돼지는 원숭이 등 다른 동물에 비해 장기의 크기나 생리 기능이 인간과 매우 흡사하여 자주 이식용 장기로서 주목을 받고 있다. 그러나 그 상태로 이식할 경우, 면역 체계가 맞지 않아 심한 거부 반응이 일어나고 만다.

나가시마 교수 팀은 돼지에게만 있는 ‘항원’을 제거하거나 사람이 면역으로부터 몸을 보호하기 위해 가지고 있는 인자를 돼지에게 주입하거나 하는 방법을 모색. 2010년에는 제거해야 하는 항원을 모두 없앤 돼지를 일본에서 처음으로 제작했다. 이것들을 돼지에게 부여하기 위한 유전자 편집 방법을 검토하고 있으며 성공하게 된다면 면역 반응을 막을 수 있는 새로운 이종 이식의 방법을 개발할 수 있게 된다.

그 밖에도 돼지 태아의 위장을 사람에게 이식하려는 도쿄지케이카이(東京慈恵会) 의과대학의 연구에도 협력하고 있다. 이식할 때는 대부분 돼지의 세포이기 때문에 ‘이종(異種)’이지만, 머지않아 돼지의 세포가 세포사를 일으켜 인간 세포의 비율이 높아지게 되는 것이다. ‘인간화’된 장기라고 할 수 있다. 2017년에는 위장의 근원이 되는 전구세포로부터 소변을 배출하는 기능을 가진 위장을 재생시키는 것에 성공했으며 향후 임상응용을 목표로 하고 있다.

췌장 이식을 희망하는 환자는 계속해서 늘어나고 있다. 일본장기이식 네트워크의 조사에 따르면, 췌장의 이식 희망자 수는 218명으로 2000년의 7배에 해당하며 계속해서 늘어나고 있는 추세이다.

나가시마 교수는 “해외에서는 심장으로의 임상응용 직전의 이종 이식 연구도 있다. 2030년경에는 임상 연구를 하고 있거나 이미 마친 상태일 것이다”라고 장담한다. 세세하게 풀어나가면서도 해외의 움직임에 뒤처지지 않는 규제 완화가 앞으로는 점차 필요해 질 것이다.

장기 제작, 임상응용으로
효과 및 안전성이 과제

임상응용을 위한 과제는 동물의 장기 및 세포가 투입되었을 때 느낄 수 있는 불안과 장기를 적출한 동물이 죽게 된다는 윤리적인 부담이다. 또한 장기 전체가 아닌 세포만을 이용하는 연구도 있다. 앞으로는 효과 및 안전성을 검토하면서 신중하게 추진해야 할 필요가 있다.

당뇨병 치료가 목적인 연구에서는 췌도 이식이라는 방법에 착안한 연구가 있다. 췌도는 염증 등으로 인해 망가지면 인슐린을 만들 수 없게 되어 당뇨병의 원인이 되는 중요한 부분이다. 다이이치산쿄(第一三共)와 도쿄공업대학은 환자 본인의 iPS세포로부터 혈당치를 낮추는 인슐린을 분비하는 ‘이자베타(β)세포’를 제작. 요코하마(横浜) 시립대학은 2018년 실험 마우스 등으로부터 적출한 췌도의 조직 조각을 혈관 등의 근원이 되는 간엽계 간세포 및 혈관내피세포와 함께 배양. 세포에 영양 및 산소를 보내는 혈관망이 있는 췌도가 만들어져 당뇨병의 마우스를 치료할 수 있었다.

이러한 방법은 시험관이나 배양 접시에서 이식하는 췌도를 제작할 수 있기 때문에 보다 효율적이다. 한편, 나가시마 교수처럼 동물 체내의 공간을 이용하는 방법은 완벽한 재현이 어려운 체내의 복잡한 환경을 그대로 이용할 수 있다는 장점이 있다. 과거에는 당뇨병의 치료에 돼지의 인슐린을 그대로 투여했던 시기도 있었다. 규제 등의 과제는 있으나, 다른 동물에 비해 장기의 크기 및 생리 기능이 비슷한 돼지에게 내재되어 있는 가능성은 크다고 할 수 있다.

 -- 끝 --