스스로를 변형시키다.

일반 대중이 제약 및 치료 분야에서 이루어지는 혁명적이고 획기적인 기술 발전에 많은 관심을 집중시키고 있는 동안, 또 다른 일단의 생명공학 회사들은 조직 공학과 기관 제작이라는 새로운 분야에서 연구 개발을 위한 노력을 집중해 왔다. 현재 전국 병원에서는 중화상 환자를 치료하기 위해 실험실에서 배양하여 생산한 인공 피부를 사용하고 있다. 최근 몸 전체의 60% 이상에 중화상을 입은 16세 소년이 캘리포니아 대학 대학 병원에 입원하였다. 대학병원 화상치료과 의사들은 소년의 화상 부위를 ATS 사가 배양하여 만든 피부로 감쌌다. 이 소년은 치료되어 57일 뒤에 퇴원하였다. 캘리포니아 주의 ATS 사와 매사추세츠주의 GTR 사 같은 생명공학 회사들이 이 새로운 분야를 개척하고 있다.

 

과학자들은 이식 개념을 뛰어넘어 만드는 시대로 진행해 갈 것으로 기대한다. 이미 인간의 심장 판막, 유방, 귀, 연골, 코, 그리고 기타 인체의 각 부위를 만드는 연구가 상당히 진전되고 있다. 이 분야를 앞에서 개척하고 있는 사람은 로버트 랭거와 조셉 베이컨티 박사이다. 이들은 ‘기본 개념은 기관을 단순히 이식하여 옮기기보다는 오히려 기관을 만드는 것이다’라고 말한다. 랭거와 베이컨티가 처음으로 함께 일하게 된 것은 1984년의 일이다. 당시 베이컨티는 하버드 의과대학원 외과 의사였고 랭거는 매사추세츠 공과대학 화공학자였다. 이 기술의 배경이 되는 이론은 비교적 단순하다.

 

오르가노제네시스라는 보스턴의 한 회사는 음경 포피에서 추출한 몇 개의 세포만 있다면 “4에이커나 되는 피부를 만들 수 있다”고 자랑한다. 오르가노제네시스 같은 회사들은 중합 물질로 된 골격 위에 몇 개의 세포를 성장하게 하여 하나의 기능 기관을 만들 수 있음을 보여주고 있다. 세포들은 자기 조직을 매우 훌륭하게 재생하여 구성할 수 있다. 그리고 랭거와 베이컨티에 따르면, “자궁 내에서 기관의 발달을 유도하는 세포 신호와 동일한 신호를 이용하는 입체적인 3차원 배양에서도 세포들이 서로 신호를 전달할 수 있다”고 한다.

 

미시건 대학의 화학공학자인 데이빗 무니와 캐롤라이나 의료센터의 제임스 마틴 박사는 실험실에서 여성의 유방을 만드는 연구를 하고 있다. 그들은 곧 여성의 가슴에 이식할 유방 형태로 만들어진 입체적 골격 위에 유방 세포를 심어놓으려고 한다. 그러면 이 구성 세포들이 그 골격 위에서 점차 자라 살아 있는 유방이 될 것이다.

 

또 전국 각지의 과학자들은 인간 세포로 구성된 폐, 심장, 간, 췌장을 만드는 실험을 하고 있다. 하버드 대 의대 조직공학과 학과장인 앤소니 애털러 박사는 보스턴 소아과 병원에서 유리 용기 속에 방광을 배양하고 있다. 애털러의 연구진은 플라스틱으로 입체적인 방광 형태의 골격을 만들고 그 위에 10세의 소년 환자에게서 추출한 방광 세포를 뿌린 다음 이것을 실험 용기 속에서 배양하고 있다. 애털러는 이러한 실험이 진행되고 있다는 사실을 시인해 왔으며, 실험실에서 배양된 이 장기를 곧 그의 어린 환자에게 이식할 수 있을 것으로 예상하고 있다. 이식이 성공한다면 조직 배양으로 만든 장기를 사람에게 이식하는 최초의 사례가 될 것이다. 이식 후에 플라스틱 골격은 환자 자기 효소에 의해 파괴되어서 결국 완전한 기능을 하는 방광만 남게 될 것이다. 애털러의 연구진은 신장 배양도 연구하고 있다. 이 분야에 종사하고 있는 과학자들은 2020년까지 사람 몸의 95%가 실험실에서 배양된 장기로 대체될 수 있을 것으로 내다보고 있다.

 

랭거와 베이컨티는 다가오는 세기에는 유전공학 기술을 이용하여 만든 조직이, 뼈와 관절 대신 사용되고 있는 플라스틱이나 금속 보철을 대체할 것이라고 말한다. 이들은 “살아 있는 이식 조직은 주변 조직과 이음매 없이 깨끗하게 융합되므로 감염의 우려나 보철을 끼운 관절 부분이 느슨해지는 문제가 해결된다”고 말한다. 과학자들은 이미 중합 물질로 형성한 골격을 이용하여 필요한 모양대로 코와 귀를 만들어 동물들에게 이식하는 실험을 했다. 그들은 사람의 손이나 팔처럼 더 복잡한 신체 부분도 환자에게 필요한 모양대로 중합 물질 뼈대 위에서 자라게 할 날이 도래할 것으로 예상한다. 과학자들은 마지막으로 남아 있는 장애는 ‘재생 조직에 대한 신경 조직의 저항’이라고 경고한다. 아직은 아무도 인간의 신경 세포를 자라게 하는 데 성공하지 못했다. 그러나 이 분야에 종사하고 있는 대부분의 과학자는 매우 가까운 장래에 이러한 장애가 제거될 것이라고 자신한다.

 

분자생물학에서의 변화는 다른 어떤 분야보다도 유전자 검사 및 유전자 치료 분야에 가장 큰 영향을 준다. 인간게놈 프로젝트는 2002년까지 약 10만 개의 유전자로 구성된 전체 인간게놈에 대해서 유전자 지도를 작성하고 배열하기 위해, 미국 정부가 30억 달러를 출연하여 추진하는 연구 프로젝트이다. 이 인간게놈 프로젝트를 추진함으로써 질병의 개념과 건강 관리 방법을 명확하게 다시 규정하고 있다.

 

과학자들은 인간을 괴롭히는 4천 종 이상의 유전병에 대한 책임이 있는 유전자나 유전자 군을 분리, 분류하려고 한다. 그들은 또 유전자가 어떻게 기능하는지, 유전자가 어떻게 ‘온, 오프’되는지, 그리고 유전자가 환경과 어떻게 상호 작용하여 병을 일으키는지에 대해서 이해하려고 한다. 가장 일반적인 많은 유전병에 대해서 유전자 검사법이 이용되고 있다. 과학자들은 10년 이내에 수천 종의 유전병에 대해서 유전자 검사법이 이용될 수 있을 것으로 기대한다. 또 과학자들은 기분, 행동, 개성에 영향을 미치는 더 복잡한 폴리진 이상에 대하여 연구하고 있다.

 

혁명적인 신기술인 DNA 칩은 의사가 개인의 게놈 구성을 상세히 조사하고, 그 유전적 소인에 관한 상세한 정보를 판독하는 데 도움을 줄 것이다. DNA 칩은 서로 다른 수많은 DNA 조각을 실리콘 칩 위에 배치해 놓은 구성으로 되어 있다. 이 칩은 유전자의 상이점을 감지하여 표시하므로, 의사들은 개인이 가지고 있는 현재의 병과 미래에 나타날 수 있는 잠재적 병을 알아내기 위한 정보를 얻을 수 있다.