학습/코칭

‘간’을 ‘프린터’로 출력한다? 3D 바이오 프린팅

병든 장기 출력해서 교체하는 ‘질병 없는 세상’ 온다!



제4차 산업혁명 시대, 가장 주목받는 기술 중 하나인 3D프린팅 기술은 과연 무엇까지 만들어낼 수 있을까? 의학과 만난 3D프린터 ‘3D 바이오프린팅’ 기술은 우리의 생각을 초월하며 하루가 다르게 진화해 나가고 있다.

3D 바이오 프린팅 기술은 입체적인 사물을 프린트할 수 있는 3D 프린터로 인공장기를 출력하는 것이다. 인체에 필요한 기관이나 장기들을 마치 공장에서 상품을 찍어내듯 원하는 만큼 만들어낼 수 있다. 이 기술이 상용화된다면 사람들은 더 이상 장기이식을 위해 이를 줄 수 있는 기증자가 나타나기만을 애타게 기다릴 필요가 없다.

맞춤형 장기의 탄생, 3D 바이오 프린팅



3D 프린팅과 생명공학이 만나 탄생한 ‘3D 바이오 프린팅’은 3D 프린터의 조형 기술을 생체조직에 응용한 기술이다.

3D 바이오 프린팅에서 출력재료로 사용되는 물질은 일반적인 3D 프린팅의 재료와 완전히 다르다. 장기를 출력하는 3D 바이오 프린팅 기술은 출력재료로 살아있는 세포를 사용한다. 세포를 원하는 형상이나 패턴으로 적층해 인체의 조직이나 장기를 제작하는 것이다.

이처럼 세포를 활용하는 3D 바이오 프린팅 기술은 의학계에 엄청난 변화를 가져다줄 것으로 주목받고 있다. 사망자나 뇌사자의 장기를 환자의 몸으로 이식하는 장기이식이 가진 수많은 단점과 위험성을 극복할 수 있기 때문이다.

3D 바이오 프린팅 기술은 출력재료로 실제 세포를 활용하기 때문에 출력된 장기를 이식받을 환자의 세포로 장기를 출력한다면 일반적인 이식수술에서 가장 큰 부작용으로 나타나는 거부반응을 효과적으로 감소시킬 수 있다.

또한 유전자나 여러 생체 정보가 일치하는 기증자를 찾아야 하는 환자의 어려움도 해결할 수 있을 것으로 기대가 모아지고 있다.

3D 바이오 프린팅 기술, 어떻게 발전해왔나?
바이오 프린팅 기술은 2008년 일본 도야마대의 마코토 나카무라 교수에서 출발했다. 그는 잉크젯 프린터의 잉크 입자 크기가 사람 세포의 크기와 비슷하다는 점에 착안해 인체 조직이나 장기를 찍어내는 최초의 3D 바이오 프린터를 개발했다.

이후 미국 웨이크 포레스트대 재생의학연구소 앤서니 아탈라 교수 연구진은 3D 바이오 프린팅을 통해 실제 크기의 귀를 출력하고, 실험쥐의 등에 이식하고 혈관과 신경을 연결시켰다. 2개월 뒤 검사에서 귀의 연골 조직은 정상으로 확인됐고, 주변의 혈관도 이식한 귀 조직 안으로 뻗어 있었다. 생쥐의 몸이 이식한 귀를 이물질로 여겨 거부반응을 일으키지 않고 자신의 조직으로 받아들인 것이다.

뼈, 각막, 미니 장기까지 생산하는 ‘보급형 장기’ 시대



최근에는 안면윤곽 보형물이나 눈 주변의 뼈 골절로 인한 수술, 임플란트 시 잇몸과 뼈를 분리해주는 막 제작에 3D프린팅 기술의 상용화가 진행됐다. 그리고 현재는 살아있는 세포를 원하는 형태로 출력하고 영양분을 공급하며 배양하는 단계까지 발전했다. 뿐만 아니라 사람의 각막과 세포를 마치 공장의 공산품처럼 찍어내고, 임상시험에 활용할 수 있는 손톱만 한 미니장기 제작까지 도전하는 회사까지 등장하고 있다.

‘공장처럼 장기를 생산할 수 있다면’
상상하기 힘든 미래가 열리고 있다!
미국의 3D 프린팅 시장 규모는 2017년을 기준으로 약 30억 달러에 육박하며 세계 최고 수준이다. 그리고 3D 프린팅 전체 시장의 규모가 연 평균 7.8%씩 성장해 2022에는 44억 달러에 달할 것으로 보인다.

KOTRA의 분석에 따르면 이 시장에서 3D 바이오 프린팅과 관련된 헬스·케어 분야는 19.2%를 차지하는 것으로 나타났다. 특히 헬스·케어 분야는 다루기가 매우 까다로운 영역이지만, 모든 인류가 꿈꾸는 젊음과 건강에 대한 염원을 이루어줄 수 있을 것이라는 기대로 그 성장이 고속화되고 있다.

만약 노후화된 장기를 계속 교체하며 삶을 영원히 지속할 수 있다면 미래는 어떤 모습일까. 이 터무니없는 생각은 곧 현실이 될 수 있다. 과거의 사람들이 오늘날의 과학을 마치 꿈처럼 열망했듯 말이다.

이런 미래는 과연 우리가 꿈꿔왔던 유토피아일까? 아니면 전혀 다른 비극을 낳을까. 어느 쪽이 정답이라고 할 수는 없다. 그러나 이것이야말로 과학과 윤리가 절대 떨어질 수 없는 이유이기도 하다.

*사진 출처=클립아트코리아

관련기사



배너

지금은 토론중
배너



배너