인간의 평균 수명이 늘어나고 고령인구가 급증하면서 세계는 만성적인 이식용 장기 부족에 시달리고 있다. 선천적인 질환이나 노화로 인한 장기 부전 등 이식 대기자는 해마다 늘고 있지만 장기 기증이 턱없이 부족하기 때문이다. 미국의 경우 장기 이식 대기자가 10만 명을 넘는 것으로 알려져 있다. 보건복지부에 따르면 지난 6월 기준 한국의 장기 이식대기자는 4만6416명이다. 반면 지난해 장기 기증자는 3931명에 그쳤고, 장기 이식을 기다리다가 죽은 사람은 3096명이었다.
이에 대안으로 제시된 것이 동물의 장기다. 특히 돼지의 경우 장기 구조와 크기가 인간과 비슷해 과학자들은 돼지의 장기를 바다이야기 인간에게 이식하기 위한 연구를 계속 진행 중이다. 가능만 하다면 장기 이식을 기다리다가 죽는 사람을 크게 줄일 수 있으나, 이종 이식은 면역거부반응을 일으켜 더 큰 고통으로 이어질 우려가 크다.
그런데 중국에서 유전자 편집 돼지의 간을 살아있는 사람에게 이식해 실제 기능을 수행하도록 만드는 데 성공했다는 소식이 전해졌다. 뇌사자에게 짧은 바다이야기5만 시간 연결하는 실험적 시도가 아니라, 정상 의식을 가진 생존 환자에게 장기를 이식했고 심지어 정상적으로 작동하기까지 했다. 이종 장기 이식의 새 문이 열릴 것이라는 기대도 나온다.
◇살아있는 인간에게 돼지 간 이식=지난달 유럽간학회가 발간하는 ‘간장학 저널’에 따르면 중국 안후이의대와 윈난농대 공동연구팀은 71세 남성 간암 환자에게 유전 골드몽릴게임 자 편집 돼지의 간을 이식해 38일 동안 기능을 유지시키는 데 성공했다. 환자는 B형 간염으로 인한 간경변증과 15㎝ 크기의 거대 간세포암을 앓고 있었다. 종양이 우측 간의 상당 부분을 뒤덮고 있었지만 이를 절제하면 좌엽이 510㎤밖에 남지 않아 간부전 가능성이 매우 컸다.
연구진은 종양을 제거한 뒤, 그 공간에 514g 크기로 적출한 돼 바다이야기오락실 지 간을 ‘보조(auxiliary) 간’으로 이식했다. 수술 직후 돼지 간은 혈색을 띠고 일하기 시작했다. 연구진은 “이식 직후 환자의 혈류를 받자마자 간이 정상적인 색으로 변하며 담즙을 분비하기 시작했다”고 밝혔다. 이식 후 부피도 계속 커졌고 16일째에는 하루 400㎖의 담즙을 생산하며 대사 기능을 수행했다.
환자의 혈액에서는 돼지 유 게임몰릴게임 래 알부민과 응고인자가 검출돼, 이 간이 사람의 대사를 실제로 수행했다는 사실이 확인됐다. 알부민은 혈관 내의 중요 단백질로, 혈관 내 농도와 압력을 유지하면서 호르몬·비타민 등 각종 성분을 신체 곳곳으로 운반하는 역할을 수행한다. 즉 돼지의 간이 살아있는 사람에게 이식돼, 단순히 살아있는 데 그치지 않고 일했다는 것이다. 연구진은 “환자의 몸이 이식된 장기를 거부하지 않아 환자의 남은 좌엽이 재생될 수 있었다”고 밝혔다.
◇‘크리스퍼 가위’가 가능케 했다=이종 장기를 사람에게 이식하려는 시도가 과거 전혀 없었던 것은 아니다. 그러나 짧으면 몇 분에서 수 시간 내 혈전이 다량 발생하며 혈관이 막히고 장기 색이 검게 변하는 거부반응이 발생하기 일쑤였다. 이런 면역 거부반응은 임상 접근이 사실상 불가능하게 만들었다.
이번 시도가 성공할 수 있었던 핵심에는 유전자 편집 기술인 ‘크리스퍼 가위(CRISPR-Cas9)’가 있다. 연구진은 거부반응을 막기 위해 돼지에서 인간 면역계를 자극하는 3개 유전자(GGTA1, CMAH, B4GALNT2)를 제거했다. 돼지 세포 표면의 대표적 항원을 없애 거부반응을 줄인 것이다. 또 사람 혈액 속에서 장기가 안정적으로 기능하도록 7개 인간 유전자(hCD46, hCD55, hCD59, hCD39, hTBM, hEPCR, hCD47)를 돼지에 삽입했다. 이 유전자들은 면역공격 억제, 혈관 내피 안정화, 항응고 조절 등 면역·혈액 시스템 전반을 다루는 역할이다.
크리스퍼 가위는 세균의 면역 기전에서 착안한 유전자 편집 기술이다. 세균은 바이러스가 내부에 침입했을 때를 대비해 바이러스의 DNA 염기서열 일부를 잘라서 보관하다가, 바이러스가 침입하면 보관하던 DNA 서열과 대조해 바이러스를 잘라낸다. 이 방식에 착안해 특정 DNA 서열을 찾아내 편집할 수 있도록 상용화한 것이 크리스퍼 가위다.
크리스퍼 가위를 이용해 돼지 유전자에서 DNA를 잘라내고 붙이면 사람에게 맞춘 ‘형질전환’ 돼지를 만들 수 있다. 어미 돼지가 편집된 유전자 수정체를 자궁에 품어 새끼 돼지를 낳는 것이다. 이렇게 태어난 돼지는 사람에게 이식되더라도 면역거부반응이 줄어든 ‘면역친화 간’을 가진다.
◇이종 이식 새 문 열었지만…숙제는=이식 후 약 한 달간은 별다른 문제가 없었으나 그 후 상황이 달라지기 시작했다. 이식 30일대에 환자에게서 미세혈전 증상이 조금씩 나타나기 시작했다. ‘이종 이식 관련 혈전성 미세혈관병증(xTMA)’ 소견이 나타난 것이다. xTMA는 면역계 단백질들이 연쇄 반응을 일으키고 혈관 내벽이 손상되는 등 심각한 합병증이다.
연구진은 면역억제제 등 다양한 치료를 시도했지만 악화를 막기 어려웠고, 결국 이식 38일째 돼지 간 제거 수술이 이뤄졌다. 이후 환자는 잔존 간 기능 저하와 합병증이 겹치면서 상부 위장관 출혈 등을 겪다가 171일째 사망했다. 이식된 돼지 간이 장기적인 생존을 돕기에는 아직 기술적 한계가 있었던 셈이다.
바이러스가 인체로 전이될 우려나 유전자 편집 동물에 대한 윤리 등 해결해야 할 과제도 적지 않다. 또 돼지의 장기가 인체와 비슷하지만, 실제 유전자 중 어떤 유전자를 편집해야 거부반응을 최소한으로 줄일 수 있는지 등 임상 데이터가 부족한 점도 문제다. 돼지와 사람의 차이를 결정하는 주요 유전자가 수십 가지 이상이라 이를 일일이 확인하고 수정하기 어렵기 때문이다.
다만 급성 장기부전 환자에게 며칠에서 몇 주의 시간을 벌어주는 용도나, 이번 사례처럼 잔존 간 회복을 돕는 보조 장기로 활용된다면 장기 부족 시대에 의학적 선택지가 크게 늘어날 수 있다. 장기 이식 대기자에 비해 기증되는 장기가 턱없이 부족한 만큼, 임시로 돼지 장기를 이식한다면 이식 대기 중 사망을 줄일 수 있을 것으로 보인다.
구혁 기자 기자 admin@slotnara.info