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사람 신체의 세포, 조직, 장기가 손상되어 더 이상 제 기능을 못할 때에 이를 대체하기 위해 이식을 하게 됩니다. 그러나 현실적으로 장기이식은 뇌사자의 기증을 기다려야 하는 상황입니다. 장기이식은 생명을 구할 수 있는 중요한 의료 기술로, 기증장기와 인공장기 두 가지 방법이 주목받고 있습니다. 이 글에서는 기증장기와 인공장기, 그 밖의 장기이식의 장단점, 현실적인 문제, 그리고 비용 측면에서의 차이를 깊이 있게 살펴봅니다.
1. 기증장기의 장단점과 현실적 한계
기증장기는 장기이식의 가장 일반적인 형태로, 뇌사자 또는 생체 기증자로부터 장기를 제공받아 이식하는 방식입니다. 기증장기는 생물학적으로 인간의 신체와 동일한 구조와 기능을 가지므로, 이를 동종이식이라 하는데, 수술 후 생착률과 적응도가 높은 편입니다. 특히, 심장, 간, 신장 등 주요 장기의 이식에는 기증장기가 선호됩니다.
그러나 기증장기는 몇 가지 현실적 한계를 가지고 있습니다. 첫 번째 문제는 기증자 부족입니다. 대기자 명단에 있는 환자의 수가 많지만, 기증자는 매우 제한적입니다. 이로 인해 많은 환자들이 적절한 장기를 기다리다 생명을 잃는 상황이 발생하고 있습니다. 두 번째 문제는 면역 거부반응입니다. 기증자의 조직이 환자와 완전히 일치하지 않을 경우, 면역 거부반응이 발생할 가능성이 높습니다. 면역 거부반응은 면역세포가 표면에 발현하는 주조직적 복합체(MHC) 분자의 차이에 의해서 유발되는데 서로 간의 유전적 거리가 멀수록 MHC에 차이가 커져서 거부 반응이 강해집니다.
이를 막기 위해 면역억제제를 사용해야 하지만, 장기적인 사용은 질병 감염의 위험성을 초래할 수 있습니다.
비용적인 측면에서 기증장기는 비교적 저렴할 수 있지만, 대기 시간과 수술 전후의 관리 비용은 환자에게 큰 부담이 됩니다. 특히, 적절한 기증자를 찾는 데 드는 시간과 비용이 현실적인 장애로 작용합니다.
2. 인공장기의 가능성과 장단점
인공장기는 첨단 기술을 활용해 인체 장기의 기능을 대신하도록 설계된 장치를 말합니다. 기술 발전에 따라 3D 프린팅, 줄기세포 기술, 생체공학 등 다양한 방식으로 인공장기가 개발되고 있습니다.
최근에는 줄기 세포 연구와 3D프린팅 기술이 급속도로 발전하고 있습니다. 줄기세포는 인체의 모든 세포나 조직으로 분화할 수 있기 때문에 환자 본인의 줄기 세포만을 이용하여 3D 바이오 프린팅 기술로 제작한 세포 기반 인공 이식 편을 만들 수 있다고 전망하고 있습니다. 특히, 3D 프린팅으로 제작된 인공장기는 환자의 세포를 기반으로 제작되기 때문에 면역 거부반응을 최소화할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.
인공장기의 가장 큰 장점은 기증자에 의존하지 않는 점입니다. 기증장기처럼 대기 시간이 필요하지 않으며, 기술적으로 가능하다면 맞춤형 장기를 제작할 수 있습니다. 또한, 인공장기는 기증장기에 비해 감염 위험이 낮고, 환자의 체내에 최적화된 형태로 제작할 수 있어 환자들에게 희망적인 대안으로 부상하고 있습니다.
하지만 인공장기는 아직 초기 단계에 있으며, 몇 가지 단점이 존재합니다. 첫째, 기술적 한계입니다. 현재 개발된 인공장기는 일부 기능을 대체할 수 있지만, 복잡한 인간의 장기 구조와 완전히 동일하게 재현하기는 어렵습니다. 둘째, 비용 문제입니다. 첨단 기술을 활용해 제작되기 때문에 가격이 매우 비싸며, 대중화되기까지 시간이 걸릴 것으로 보입니다.
인공장기 예시로는 인공심장과 같은 '전자 기기 인공 장기'를 이용하는 방법이 있습니다. 그러나 위에서 언급한 것처럼 장기의 기능을 일시적으로 대체하는 데 사용되며, 추가 전력 공급 및 정기적인 부품 교체 등이 요구되며, 아직 인간의 장기를 완전히 대체할 만큼 정교한 단계에 이르지는 못했습니다.
3. 미니 돼지를 이용한 이종 이식
사람의 조직 및 장기와 유사한 다른 동물의 이식편을 인간에게 이식하는 '이종이식'은 동종 이식보다 거부 반응이 훨씬 심하게 일어납니다. 특히 사람이 가진 자연항체는 다른 종의 세포에서 발현되는 항원에 반응하는데 이로 인해 이종이식 편에 대해서 초급성 거부 반응 및 급성 혈관성 거부 반응이 일어납니다. 이런 거부 반응을 일으키는 유전자를 제거한 형질 전환 미니돼지에서 얻은 이식 편을 이식하는 실험이 성공한 예시가 있습니다.
미니돼지를 이용한 이종이식의 장점은 미니돼지 장기의 크기가 사람의 것과 유사하고 번식력이 높아 단시간에 많은 개체를 생산할 수 있다는 점입니다.
하지만 이런 이종이식의 큰 문제점은 내인성 레트로바이러스입니다. 레트로바이러스는 자신의 유전정보를 RNA에 담고 있고 역전사 효소를 가진 바이러스로 특정한 종류의 세포를 감염시켜 숙주 세포를 파괴하게 됩니다. 그런데, 정자, 난자와 같은 생식세포가 레트로 바이러스에 감역되고도 살아남는 경우가 있습니다. 이런 세포로부터 유래된 자손의 모든 세포가 갖게 되는 것이 내인성 레트로 바이러스인데 세대가 지나면서 돌연변이로 인해 염기 서열의 변화가 일어나며 해당 세포 안에서는 바이러스 활동을 하지 않지만 다른 종의 세포 속에 주입하면 즉 이식을 하게 되면 레트로 바이러스로 변환되어 감염시키기도 합니다.
따라서 현재는 미니돼지의 DNA에 포함된 내인성 레트로 바이러스를 효과적으로 제거하는 기술이 개발 중에 있습니다.
4. 비용과 현실성: 선택의 기준은?
기증장기와 인공장기의 선택에는 비용과 현실성이라는 요소가 큰 영향을 미칩니다. 기증장기의 경우 수술 자체의 비용은 상대적으로 낮지만, 대기 시간과 면역억제제 사용으로 인한 추가 비용이 발생할 수 있습니다. 반면, 인공장기는 제작 비용이 매우 높아 현재로서는 일부 환자들만 이용할 수 있는 상황입니다.
현실적으로 기증장기는 여전히 장기이식의 주된 방법입니다. 대중적인 접근성과 비교적 저렴한 비용 때문에 환자들에게 선호됩니다. 하지만 기증자가 부족한 상황에서 인공장기와 이종장기는 중요한 대안이 될 가능성이 높습니다. 인공장기와 이종장기의 개발이 진전을 이루고, 대중화된다면 장기이식의 패러다임은 크게 변할 것으로 예상됩니다.
결론
기증장기와 인공장기, 이종장기는 각각의 장단점과 현실적인 한계를 가지고 있습니다. 기증장기는 현재 가장 널리 사용되는 방식이지만, 기증자 부족과 면역 거부반응 문제가 뒤따릅니다. 반면, 인공장기와 이종장기 이식은 기술적 가능성에서 주목받고 있지만, 높은 비용과 초기 기술적 한계로 인해 대중화가 어려운 상황입니다. 장기적으로 인공장기와 이종장기의 발전이 지속된다면, 더 많은 환자들에게 새로운 희망을 줄 수 있을 것입니다. 장기이식에 대해 더 많은 이해와 관심이 필요한 시점이라 할 수 있습니다.