해외언론동향
해외언론동향 내용 담당 :생명윤리안전정책연구팀 : 02-737-8452,
게재 일자 : 2019-09-19 
키워드 : 간이식, liver transplant, 장기보존기술, organ preservation, 고형장기, solid organ, 체외생존가능성, viability, ex vivo life, 냉각프로토콜, supercooling protocol, 관류, perfusion, 보존액, preservation solution, 뇌사, brain death, 심장사, cardiac death 

인간의 간을 체외에서 27시간 보존할 수 있는 새로운 기술이 저널(nature biotechnology)을 통해 알려짐.

 

이식에 쓰일 인간의 간은 얼음 위에서 9-12시간 정도 보존할 수 있음. 보존시간 동안 많은 일이 완료되어야 함. 간이 반드시 다른 의료기관으로 이송되어야 하고, 수술팀이 구성되어야 하고, 수술실이 준비되어야 하고, 이식대상자가 급하게 손상된 간을 적출하는 수술을 받아야 함. 이식용 간은 얼음 위에서 매 시간마다 상태가 나빠짐. 시간이 과도하게 경과하면 인체 내에서 다시는 기능을 하지 못할 것이며, 얼음은 단지 생물학적 시간을 늦추기만 할 수 있음.

 

이 때문에 의사와 과학자는 매일 20명이 이식을 기다리다 사망한다는 냉정한 통계와 함께 장기를 보존할 방법을 오랫동안 모색해옴. 생물학자들은 이제 인간의 간(5)에서 실험하여 새로운 보존전략을 보고함. 바로 영하 4도로 냉각시키는 것임. 물이 어는 지점보다 낮은데, 간은 특수한 용액으로 관류되어, 실제로 절대로 얼지 않음. 미국 매사추세츠병원(Massachusetts General Hospital) 소속 공동저자(Shannon Tessier)만져보면 부드럽고, 얼음이 없다고 밝힘.

 

이런 식으로 보존되면, 인간의 간은 연구실 검증에 근거하여 적어도 27시간 동안 생존할 수 있는 것으로 보임. 연구에 참여하지 않은 이식외과 의사(Ina Jochmans)는 다음과 같이 밝힘.

 

간은 인체 내에서 가장 큰 고형장기이기 때문에 보존에 있어서 특별한 과제임. 성인의 간 무게는 보통 1.4kg. 이 연구팀은 2014년에 쥐의 간에 대한 냉각프로토콜을 수립한 적이 있지만, 그 무게는 28g 정도밖에 되지 않음. 인간의 간에도 같은 프로토콜을 시도했을 때, 비참하게 실패했었다고 함. 당시 실린 논문의 공동저자(Reinier J. de Vries)연구팀은 그저 바위처럼 단단하고 얼어붙은 간을 가졌다고 밝힘. 동결은 심각한 조직손상을 일으키는 얼음결정체를 형성함. 동상을 생각해보면 됨. 뜻하지 않게 얼어붙은 간은 이식할 수 없음.

 

연구팀은 세 가지 방법으로 프로토콜을 수정함. 첫째, 혈액을 대신할 보존혼합제를 완성함. 두 종류의 설탕(trehalose, glycerol)이 들어가는 것이 핵심이며, 이러한 설탕은 부동액 역할을 하여 간이 영하에서 얼지 않도록 도움. 둘째, 보존혼합제에서 공기를 완전히 제거함. 얼음은 공기와 액체의 점점에서 형성되기 시작하기 때문임. 셋째, 보존혼합제로 관류시키는 기계를 사용함. 이는 보존혼합제가 조직으로 고르게 스며들도록 도왔고, 온도를 서서히 낮출 수 있도록 해줌.

 

또한 프로토콜은 온도조절방법이 복잡함. 체온 아래에서 3시간, 보존혼합제로 관류시키면서 4도에서 1시간, 관류 없이 강력한 냉각 20시간, 보존혼합제로 관류시키면서 체온 아래에서 3시간 정도로, 총합은 최대 27시간임. 연구팀은 냉각된 간을 환자에게 이식해보지는 않았지만, 체온에서 혈액을 관류하자 간세포가 살아있고 기능도 여전함을 확인함.

 

연구팀에게 이 복잡한 프로토콜은 장기보존방법의 미래 가능성을 나타내기도 함. 수년 동안 장기의 보존기간을 연장하기 위한 최선의 전략에 대하여 토론해왔기 때문임. 관류를 유지할지 말지, 체온으로 유지할지 냉각시킬지 등임. 작년에 한 연구팀은 간을 냉각시키는 방식보다 체온을 유지하며 관류하는 방식이 낫다는 점을 발견함. 따뜻한 관류는 손상을 회복시킬 수 있는데, 대신 지속적으로 작동하는 기계를 필요로 함. 반면 관류시키지 않으면 이송이 더 간단해짐.

 

한편 새로운 프로토콜은 몇 가지 다른 온도에서, 관류하는 방법과 그렇지 않은 방법을 모두 이용함. Tessier사실 다른 온도와 다른 접근방식을 경쟁상대로 보지 않는다면서 혼합할 수 있기 때문에 각각의 고유한 이점을 모두 취할 수도 있다고 밝힘.

 

연구팀은 27시간에서 검사를 중단함. 간이 일반적으로 견뎌낼 수 있는 9시간의 3배를 찾으려고 했기 때문임. 심장이나 신장 등 다른 장기의 프로토콜도 검사하고 있음.

 

다른 연구팀은 장기의 체외생존가능성을 몇 달, 심지어는 몇 년까지 연장하려고 함. 한 냉동생물학자(Greg Fahy)는 영하 90도 정도면 장기를 거의 무한정 보관할 수 있을 것으로 내다봄. 이러한 체외냉각보존기술이 세포 단위에서는 효과가 있어서 난자 보존에 널리 쓰이고 있지만, 장기에 사용하기는 훨씬 어려움. 장기에는 여러 종류의 세포가 섞여 있고, 세포 각각의 요건이 지나치게 까다롭기 때문임. Fahy는 냉각된 장기에 나노입자를 삽입하여 장기를 다시 따뜻하게 만드는 방식을 고려하고 있음.

 

비영리단체(Organ Preservation Alliance) 대표(Jedediah Lewis)는 장기보존기술이 향상되면 이식용 장기가 폐기되는 사례를 줄일 수 있다고 밝힘. 미국에서 간이식을 기다리다 사망한 환자는 평균 6개의 간을 거절했다고 함. 회복된 간의 10%는 이식되지 못함. 제한된 권역 내에서 면역적합성이 맞는 사람을 찾지 못하거나, 이식센터가 실패율이 높아질 것을 우려하여 거절하는 경우가 있다고 함.

 

만약 장기보존기술이 향상된다면, 장기를 더 잘 맞는 이식대상자를 위하여 더 멀리 이송할 수 있게 됨. 또한 외과의사들이 지나칠 장기를 환자에게 이식할 기회를 만들어낼 수도 있음. 최근 몇 년 동안 장기의 수는 뇌사기증자보다는 심장사기증자로부터 나온 장기가 늘어나는 추세임. 심장사는 장기에 더 많은 손상을 입힐 수 있는데, 장기가 더 이상 산소를 공급받지 못하고, 얼음 위에서 오래 지속되지 않기 때문임. 즉 기증자 풀과 보존기술의 필요도가 달라지고 있음.

 

연구팀이 냉각프로토콜을 완성할 때 이식을 위하여 제공된 간을 이용했지만, 이를 받은 사람은 없었음(연구팀은 확률이 낮아도 당직을 섰다고 함). 앞으로 장기보존기술을 향상시키면 장기이식수술을 응급수술에서 예정되고, 준비되고, 적절하게 계획된 수술로 전환할 것으로 기대됨.

 

기사 및 사진 : https://www.theatlantic.com/science/archive/2019/09/when-human-liver-supercooled/597637/

저널 : https://www.nature.com/articles/s41587-019-0223-y

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