기자명 성대신문 (webmaster@skkuw.com)

인체의 세포를 이용하여 인공적으로 장기를 만들어 손상된 조직을 치료하려는 연구가 진행 되어 왔고, 1980년 미국 매사추세츠공과대학(MIT)에서 화상 환자를 위한 인공피부가 제작되면서 조직공학이라는 새로운 학문의 탄생동기가 되었다. 조직공학이란 (줄기) 세포(cells), 세포가 부착되어 자랄 수 있는 지지체(scaffold), 그리고 세포의 성장 및 분화를 조절할 수 있는 성장 인자(growth factors)를 이용하여 여러 조직 재생 및 나아가 장기복원을 목표로 하는 연구를 통칭하는 학문이다. 특히, 조직 및 장기를 재생 및 치료하는 분야로서의 의-약학과, 지지체 및 바이오-리엑터를 제작하는 재료/전기/기계공학적인 측면, 그리고 세포 및 세포의 주변 환경을 조절할 수 있는 생물공학적인 측면을 고려하였을 때 조직공학은 실질적인 의과학과 공학이 어우러진 융합학문이라고 할 수 있다. 
조직공학 기법을 간략히 설명하면, 환자의 조직에서 분리하여 배양한 세포들을 생분해성 바이오물질로 만든 다공성의 지지체(scaffold)에 부착시켜 이식하거나 체외에서 일정 기간 동안 배양하여 새로운 생체조직을 만든 후 손상된 장기 및 조직에 이식하여 재건하는 방식을 따른다.
이론적으로 조직공학은 인공적으로 장기를 제작함으로써 장기이식 시 장기기증자 부족에 의한 공급 부족의 문제를 해결 할 수 있으며, 환자 자신의 세포를 사용하여 장기를 제작 시 기존의 장기이식의 문제점 (환자에 적합한 장기를 찾는 노력과 면역 억제제 사용)을 해결할 수 있다. 조직공학을 이용한 치료는 약물요법, 수술적 재건, 기계적 인공장기와는 달리 장기의 모든 기능을 완벽하게 대체할 수 있으며, 조직공학으로 만든 장기는 정상 장기처럼 손상으로부터 스스로 복구하는 기능을 가질 뿐 아니라 유아나 어린이에게 이식할 수 있는 장점을 가지고 있다.
현재 조직공학용 재재인 인공피부, 인공연골, 인공뼈가 상품화되어 시판되고 있으며, 방광, 심근, 간, 신경 등의 장기 재생 기술 또한 미국과 유럽을 중심으로 활발히 연구되고 있다.
이론적으로 인공 장기를 제작하는데 사용되는 세포들은 환자 자신 또는 다른 개인으로부터 얻어질 수 있다. 그러나 재건하려는 장기가 완전히 손상되면 그 장기로부터 세포를 분리하여 이용하기가 어려우므로, 만약 여러 가지 종류의 장기를 제작 할 수 있는 세포를 분리할 수 있다면 매우 유용하다. 이런 문제점은 모든 조직세포로 분화할 수 있는 능력을 지닌 다양한 줄기세포를 이용함으로써 극복될 수 있으며, 현재 성체줄기세포는 골, 연골, 근육 세포로 분화시키려는 기술이 개발되고 있는 중이며, 조직공학에서도 이 기술을 이용하여 인공장기 제작에 응용되고 있다.
최근에는 다양한 천연 하이드로겔 물질을 이용하여 살아있는 조직 세포가 포함되어 있는 바이오 잉크들과 3D 프린터가 결합되어, 이를 이용한 바이오-프린팅 (혹은, 세포-프린팅) 공정들이 개발되고 있다. 이러한 세포-프린팅 공정을 통해 제작된 세포덩어리는 원활한 산소 공급 및 혈관 생성을 위해 복잡한 기공구조가 있는 다공성 3차원 지지체 형태로 제작되어져 왔다. 현재 세포-프린팅을 이용한 세포블럭 제작에 대해 수많은 연구들이 진행되고 있으며, 특히, 인체에 이식되어 조직의 형태를 지지하고 기능을 유지 및 수행할 수 있는 적절한 기계적 특성, 장기구성을 위한 다양한 세포가 혼재된 실제 인체 조직의 기능을 갖는 세포블럭 제작에 대한 훌륭한 연구들이 활발히 진행되고 있다.
예전, 이완 맥그리거와 스칼렛 요한슨이 주연한 아일랜드라는 영화에서 복제인간에 대한 내용을 본적이 있다. 스토리자체는 구멍이 숭숭나있으며, 비과학적인 사실들로 가득 차 있던 내용이지만, 원래 몸의 주인에게서 세포를 받아서 배양하여 인간복제를 만드는 장면은 아직도 기억에 남는 유일한 장면이다. 
 

바이오메카트로닉스학과  김근형 교수