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게재 일자 : 2019-04-18 
키워드 : 돼지 뇌, pig brains, 사망, 죽음, death, 뇌사, brain death, 신경과학, neuroscience, 장기이식, organ transplantation, 장기기증, organ donation, 윤리적인 영향, ethical implications, BrainEx, Nature 

죽은 돼지의 뇌를 되살리는 시스템이 많은 윤리적이고 법적인 문제들을 야기함.

 

뇌사가 마지막이라는 생각에 대한 도전으로 한 연구팀 동물이 도살된 지 4시간 만에 돼지의 뇌를 되살림. 비록 실험이 의식을 회복하는 것에 이르지는 못했지만, 그들은 접근의 윤리성, 더 근본적으로는 죽음의 본질에 대한 의문을 제기함. 현재 죽음의 법률적의학적 정의는 사람을 소생시키고 장기를 이식하기 위한 절차를 인도하고 있음.

 

돼지 뇌 실험에 대한 자세한 내용은 417일 네이처(Nature) 저널에 뇌 순환 및 세포 기능의 사망 수 시간 후 회복(Restoration of brain circulation and cellular functions hours post-mortem)’이라는 제목으로 발표됨.

 

미국 예일대학(Yale University) 연구팀은 혈액 대체품을 주입하는 시스템에 장기를 연결함. 이 기술은 에너지를 생산하고 노폐물을 제거하는 세포의 능력과 같은 몇 가지 중요한 기능을 회복시켰고, 뇌의 내부 구조를 유지하는데 도움을 줌.

 

앨런뇌과학연구소(Allen Institute for Brain Science) 대표 크리스토프 코흐(Christof Koch)인간의 역사에서 죽음은 매우 단순한 것이었다면서 이제 돌이킬 수 없는 것이 무엇인지 의문을 제기해야 한다고 밝힘.

 

대부분의 나라에서는 뇌 활동이 중단되거나 심장과 폐의 활동이 멈추면 법적으로 사망한 것으로 간주됨. 뇌는 혈액, 산소, 에너지를 필요로 하며, 이러한 중요한 지원 시스템이 없으면 몇 분 만에 뇌에 회복 불가능한 손상을 야기하는 것으로 알려져 있음.

 

연구자들은 20세기 초부터 심장이 멈추는 순간부터 뇌를 차갑게 하고 혈액이나 대체품을 공급하여 동물의 뇌를 살아있게 유지하는 실험을 해 왔음. 하지만 그 이후 장기가 얼마나 잘 기능했는지는 명확하지 않음. 다른 연구들은 사망 후 오랜 시간이 지나도 뇌에서 채취한 세포들이 단백질을 만드는 것과 같은 정상적인 활동을 할 수 있다는 것을 보여줌. 이는 예일대학 신경과학자인 교신저자 네너드 세스턴(Nenad Sestan)에게 궁금증을 불러일으킴. “뇌 전체가 죽은 지 몇 시간 후에 다시 살아날 수 있을까?”

 

연구팀은 연구실 근처 도살장에서 죽은 돼지 32마리의 잘린 머리로 실험해보기로 함. 각 뇌를 두개골에서 분리하고, 장기와 카테터로 연결함. 죽은 지 4시간 후에 따뜻한 방부액을 뇌의 정맥과 동맥에 공급하기 시작함.

 

연구진이 BrainEx라고 부르는 이 시스템은 뇌세포에 영양분과 산소를 전달하는 혈액의 순환을 모방함. 방부액에는 또한 뉴런의 발화를 막고, 손상으로부터 보호하고, 전기적인 뇌 활동이 다시 시작되는 것을 방지하는 화학적 물질이 포함되어 있음. 그럼에도 불구하고, 연구팀은 뇌의 전기적인 활동을 관찰했고, 만약 장기가 의식을 회복할 징후를 보인다면 마취제를 투여할 수 있도록 준비함.

 

시간 경과 시험

 

연구팀은 6시간 동안 뇌가 얼마나 잘 지내는지 관찰함. 뉴런과 다른 뇌 세포가 당분을 소비하고 이산화탄소를 생산하는 것과 같은 정상적인 대사 기능을 다시 시작했고, 뇌의 면역체계가 작용하는 것처럼 보인다는 점을 발견함. 실험군 뇌는 개별 세포와 뇌 부위별 구조가 보존된 반면, 영양분과 산소가 풍부한 용액을 공급받지 못한 대조군 뇌의 세포는 쪼그라듦(collapse; 의학적인 허탈 상태). 치료된 뇌에서 추출한 조직 샘플에 전기를 공급하자 각각의 뉴런이 여전히 신호를 전달할 수 있다는 점을 발견함.

 

하지만 연구팀은 정교한 두뇌활동이나 의식이 있다고 나타내는 전기패턴은 본 적이 없음. 연구팀은 뇌 활동을 다시 시작하기 위해서는 전기충격을 주거나, 뇌를 산소 부족으로 인한 손상을 회복시킬 만큼 장기간 용액에 보존해야 할 수도 있다고 말함.

 

돼지의 뇌를 36시간 동안 살려두기 위해 이 기술을 사용한 세스탄은 신체에서 분리된 장기의 전기적인 활동을 당장 회복시킬 계획은 없음. 대신 그의 우선순위는 얼마나 오랫동안 뇌의 대사와 생리적 기능을 체외에서 유지할 수 있는지를 알아내는 것임.

 

BrainEx시스템은 사람들에게 사용할 만큼 준비가 되어 있지는 않다고 함. 왜냐하면 두개골에서 뇌를 분리해야만 사용할 수 있기 때문임.

 

늘어나는 의문

 

분리된 장기를 유지할 수 있는 기술의 발전은 동물과 사람의 복지에 윤리적인 영향을 미칠 수 있음. 예일대학 생명윤리학자 스테판 레썸(Stephen Latham)살아있는 동물이 아닌 어떤 물질로부터 의식을 만들어내는 것으로 인한 윤리적인 결과를 우려하여 만들어진 감시기전은 실제로 존재하지 않는다고 밝힘. 그는 그렇게 하는 것이 어떤 경우에는 윤리적으로 정당화될 수 있다고 말함. 예를 들면 연구자들이 사람이 아닌 장기에 퇴행성 뇌 질환에 대한 의약품을 실험하게 해주는 것임.

 

장기 주변 환경과 자연적인 환경이 근본적으로 다를 수 있다는 점을 고려하면, 체외 뇌에서 의식을 유발하는 것은 아마도 어려울 것임. 미시건대학(University of Michigan) 신경과학자 죠지 마슈어(George Mashour)우리의 뇌가 의식을 가질 수 있을 것이라고 상상할 수 있다면서 하지만 장기와 말초 자극이 없는 상황에서 의식이 존재하는 경우를 생각해보면 매우 흥미롭다고 밝힘.

 

최근의 연구는 뇌 손상과 죽음이 영구적인 것인지에 대한 의문을 제기함. 파인스타인의학연구소(Feinstein Institute for Medical Research)의 응급의학전문의 렌스 베커(Lance Becker)는 많은 의사들이 산소가 몇 분만 끊겨도 회복할 수 없는 해를 입힌다고 추정한다고 말함. 그러나 돼지 실험은 뇌가 외부의 지원 없이도 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 오래 생존할 수 있다는 것을 암시함. “이 논문은 일반적인 생각에 수류탄을 던진 것이라면서 우리는 뇌의 회복 능력을 엄청나게 과소평가했을지도 모른다고 밝힘.

 

이는 장기기증에 영향을 줄 수 있음. 일부 유럽국가에서는 응급구조사가 심장마비 후 소생시킬 수 없는 경우 종종 장기를 보존하기 위해 몸에 산소가 함유된 혈액을 공급하는 시스템을 사용하나 뇌는 아님.

 

케이스웨스턴리저브대학(Case Western Reserve University) 생명윤리학자 스튜어트 융거(Stuart Youngner)BrainEx 같은 기술이 널리 보급되면 소생술로 살아날 확률이 높아져 장기기증자의 수가 줄어들 수도 있다고 말함. “아직 기증자가 아닌 잠재적 기증자와 장기이식대기자 사이에 잠재적인 갈등이 있을 수 있다고 덧붙임.

 

앞으로의 과제

 

한편 연구자들과 정부는 신체 없이 의식이 있는 뇌를 만들 가능성과 관련된 법률적윤리적 난관에 직면하게 됨. 코흐(Koch)이 분야는 임자 없는 땅이며, 법률은 계속 진화해야 한다고 밝힘.

 

그는 어떤 연구자가 신체에서 분리된 뇌에서 의식을 유발시키기 전에 더 광범위한 윤리적인 논의가 이루어지기를 희망함. 그는 크고, 커다란 걸음이라면서 일단 시작하면 되돌릴 수 없다고 강조함.


기사 및 사진 : https://www.nature.com/articles/d41586-019-01216-4

저널 : https://www.nature.com/articles/s41586-019-1099-1


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