말기 간질환 환자에게 간이식은 마지막이자 유일한 선택지다. 그러나 공여 장기 부족과 면역이상반응 등으로 많은 환자가 적기에 치료받지 못하고 있다. 차세대 대안으로 인공장기와 오가노이드 기술이 주목받고 있지만, 조직 내부에 혈관망을 구현하지 못하면 충분한 산소와 영양 공급이 어려워 실제 치료에 적용하는 데 한계가 있었다.
이런 문제에 대한 해결책을 국내 연구진이 '혈관화 인공 간'을 통해 제시해 눈길을 끈다. 강스템바이오텍의 최고과학책임자(CSO)인 서울대 수의과대학 강경선 교수 연구팀은 같은 대학 공과대학 권성훈 교수팀, 성신여대 김다현 교수와 공동으로 혈관을 갖춘 기능성 인공 간(Vascularized Artificial Liver)을 구현하는 데 성공했다고 10일 밝혔다.
연구팀은 인간 유도만능줄기세포(iPSC), 탈세 포화 지지체, 혈관 유도기술을 융합해 실제 간과 유사한 구조와 기능을 갖춘 인공 간을 제작했다. IPS로 만든 간세포와 혈관 세포를 결합하고, 혈관 형성을 유도하는 기술(VCA)을 적용해 실제 간과 유사한 구조를 갖춘 혈관과 인공 간을 구현했다.
나아가 공간 전사체 분석을 통해 인공 간의 혈관 형성과 기능을 높이는 핵심 신호를 밝혀내고, 이를 제작 과정에 적용해 성능을 한 단계 더 끌어올렸다. 실제 제작한 혈관과 인공 간을 만성 간부전 동물모델에 이식한 결과 조직 생존 가능성과 간 기능이 향상되는 등 뚜렷한 치료 효과가 확인됐다.
이번 연구는 인공장기의 가장 큰 난제로 꼽혀온 '혈관화(Vascularization)' 문제를 해결하는 동시에, 인공 간 제작 원리를 분자 수준에서 규명하고 이를 제작 공정에 다시 적용해 기능을 향상했다는 점에서 학술적 의미와 산업적 활용 가능성을 동시에 인정받고 있다.
강 교수는 "실제 장기를 대체하는 인공 간을 만들기 위해서는 간세포뿐 아니라 혈관이 정교하게 조직화되어 기능적으로 연결되는 것이 무엇보다 중요하다"며 "이번 연구는 혈관을 포함한 인공 간 제작 기술과 이를 조절하는 핵심 재생 기전을 함께 제시했다는 점에서 의미가 크다"고 말했다.
이어 "공간전사체 분석으로 확인한 재생 신호를 다시 조직공학 설계에 적용해 인공 간의 기능을 향상한 만큼, 향후 환자 맞춤형 인공간뿐 아니라 신장·심장·췌장 등 다양한 혈관과 인공장기 개발과 상용화에도 폭넓게 활용될 것으로 기대한다"고 덧붙였다.
이번 연구는 국제 학술지인 '사이언스 어드벤스'(Science Advances) 6일 자 온라인판에 게재됐다.