인류의 무병장수의 꿈이 3D인쇄로 인해 더욱 가까워지고 있다. SF영화에서나 봤던 병든 장기를 새것으로 ‘교체’할 수 있는 미래가 얼마 남지 않았다. 

전 세계에서는 다양한 대체장기를 연구하고 있는데, 여기에는 동물의 유전자와 인간의 줄기세포를 이용해 인공장기를 만드는 방법과 3D바이오프린팅 기술을 이용하는 방법 등이 포함돼 있다.

미국 카네기 멜론대학 연구진은 이중 3D 바이오프린팅 기술을 이용해 가장 중요한 인체 장기 중 하나인 심장을 만들 수 있는 새로운 기술의 문을 열었다.

연구진에 따르면 ‘프레쉬’(FRESH, Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels)로 명명된 이 기술은 인체의 주요 성분인 단백질의 콜라겐에서 3D 생체인쇄가 가능한 조직 표본을 얻을 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다.

일반적으로 심장과 같은 인체의 장기는 세포외기질(ECM)로 불리는 구조로 구성돼 있다. 

세포외기질은 세포의 구조적 지지와 세포간의 연결을 담당할뿐만 아니라 신호전달을 비롯해 세포와 세포 사이의 소통을 위한 역할, 배아의 발생과 세포의 분화 등에 중요한 영향을 미친다.

지금까지는 세포외기질을 인공적인 방법으로 재구축하는 것이 불가능했지만, 이번 연구를 수행한 연구진은 3D 바이오프린팅 기술과 세포 및 콜라겐을 재료로 이용해 세포외기질을 재현하는 방법을 찾았다고 설명했다.

이를 이용하면 심장 판막이나 심실처럼 실제로 기능이 가능한 심장의 일부분을 프린팅할 수 있으며, 작게는 심장 세포를, 크게는 성인에게 이식이 가능할 정도의 심장을 재현할 수 있다는 것이 연구진의 설명이다.

‘프레쉬’ 3D 바이오프린팅 기법은 콜라겐을 젤로 만든 틀 안에 겹겹이 쌓아 굳힌 뒤 이를 대체장기의 외벽을 감싸는 틀로 활용한다. 이후 장기가 필요한 환자의 해부학적 구조나 건강 데이터를 고려한 세포 등을 프린팅하고, 외부 콜라겐은 체온 정도의 열로 녹이면 3D프린팅한 장기의 손상을 막을 수 있다는 장점도 있다.

전문가들은 10년 안에 세계적인 수준의 병원에서 3D 바이오프린팅 기술이 적용될 것이며, 이는 점차 일상적인 수준으로 확대될 것이라고 예측했다. 자세한 연구결과는 세계적인 국제학술지 ‘사이언스’ 최신호에 실렸다.