면역 거부반응 없는 생체형 심장판막 첫 개발 성공
서울대병원 임홍국·김용진(흉부외과)·김기범(소아청소년과) 교수팀이 인체조직과 유사한 차세대 심장판막 개발에 성공했다. 세계 첫 개발 사례다. 새로 개발된 판막은 이종이식의 문제점으로 지적돼 온 면역거부반응이 전혀 없는 사실상 ‘인간화’된 생체조직으로, 향후 심장판막 치료의 패러다임을 완전히 바꿀 것으로 기대된다.
돼지는 장기의 크기와 유전자 배열이 인체와 비슷해 인체 이식용 장기를 생산할 수 있는 가장 유력한 동물로 꼽혀 왔다. 그러나 영장류를 제외한 다른 포유동물에 존재하는 ‘알파갈(α-GAL)’ 이라는 당단백질이 문제였다. 인체에는 알파갈에 대한 항체가 있어 돼지 심장판막이 인체에 이식되면, 항체가 알파갈을 공격하는 면역거부반응이 발생하고, 이 때문에 빠르게 석회화가 진행돼 이식된 판막의 수명을 단축시킨다.
연구팀은 ‘알파갈’을 제거하면 면역거부반응이 없는 심장판막 개발이 가능하다는 점에 착안했다. 연구팀은 먼저 돼지의 대동맥 판막에 자체적으로 개발한 항석회화 조직처리 기법을 적용해 ‘알파갈’을 제거한 심장판막을 만들었다. 이어 이 판막을 양 10마리의 승모판 부위에 이식한 후 경과를 관찰했다.
그 결과, 시술 후 18개월이 지난 후에도 이식한 판막은 면역거부반응이 전혀 나타나지 않고 정상 기능을 유지했다. 혈역학·방사선·현미경·생화학검사에서도 석회화 및 퇴행성 변화가 전혀 나타나지 않았다. 연구팀은 “일반적으로 임상시험을 위해서는 3~6개월간에 걸쳐 검증작업을 해야 하는데, 이번 연구의 경우 18개월에 걸쳐 검증작업을 진행해 판막의 안정성과 유효성을 철저하게 확인했다”고 설명했다.
이와 관련, 연구팀은 “돼지 대동맥 판막의 항석회화 처리를 위해, 우선 면역반응 원인 인자로 작용할 수 있는 세포를 완전히 제거한 뒤 알파-갈락토시다아제라는 효소를 이용해 알파갈의 불활성화를 유도했다”면서 “이어 세포가 제거된 자리와 콜라겐 사이 빈 공간을 채우기 위해 스페이스-필러(space-filler) 방식으로 처리한 뒤 유기용매로 석회화의 주요인인 인지질을 제거하고, 콜라겐 및 엘라스틴의 구조적 변화를 유발해 석회화를 원천적으로 방지했다”고 덧붙였다.
임홍국 교수는 “특히 판막이 이식된 승모판 부위는 좌심실의 높은 수축압을 견뎌내야 할 뿐 아니라 퇴행성 변화가 일찍 발생하는 부위인데, 이번에 개발한 판막은 이런 조건을 모두 극복했다는 점에서 큰 의미가 있다”고 말했다.
이번에 개발된 차세대 판막은 개발 단계부터 세계 최대 규모의 심장판막 회사로부터 제안을 받을 정도로 큰 주목을 받았으나, 연구팀은 판막의 국산화를 위해 모든 원천 기술 및 특허를 국내 기업인 태웅메디컬에 이전했다.
임홍국 교수는 “가장 인간과 가까운 차세대 판막 개발을 위해 수년간 연구를 해왔다”면서 “이번에 새로 개발된 판막은 향후 판막치료의 패러다임을 완전히 바꿔 심장질환 완치 시대를 앞당길 것으로 기대한다” 고 말했다.
연구팀은 이후 다양한 이종 심혈관 조직으로 제작한 판막을 대동맥에 이식할 계획이다. 우선, 내년부터 사람의 폐동맥에 판막 이식을 시작하게 되며, 이후 다른 이종 심혈관 조직으로 제작한 판막을 승모판 및 대동맥에 이식할 계획이라고 밝혔다.
이 연구 결과는 유럽 최고 권위의 ‘흉부외과학회지(European Journal of Cardio-Thoracic Surgery)’ 온라인 판에 최근 게재됐다.
심재억 의학전문기자 jeshim@seoul.co.kr
