서울대병원 이비인후과 정은재·인제대 의료공학부 신정욱 교수가 3D 프린터로 제작한 식도에 줄기세포를 이식한 후 생물반응기에 배양해 실험동물 식도 이식에 성공했다.
식도는 단순하게 보이지만 평상시는 닫혀있다 음식물이 들어 올 때 넓어지면서 연동운동을 해야 하기 때문에 탄성과 복원력이 필요하다. 이러한 물리적 자극은 물론 음식, 미생물, 소화효소, 위산 등에도 견딜 수 있어야 한다. 특히 무균기관인 신체내부와 음식물이 지나 다니는 식도 안쪽이 완전히 분리되지 않으면 염증과 괴사를 일으킨다.
인공식도 이식은 단순히 튜브 모양의 관을 이식하는 것을 말하는 것은 아니다. 성공의 가장 큰 관건은 이식된 식도가 빠른 시간 내에 환자의 실제 식도와 같은 기능으로 재생되는 것이다.
연구팀은 최대한 정상적인 식도를 구현하고자 내외부에 각각 나노 섬유와 의료용 고분자 물질인 PCL로 뼈대가 되는 지지체를 구성했다. 이 지지체에 인간유래 간엽줄기세포를 이식한 후 생물반응기에 3일간 배양했다. 연구팀이 특별히 제작한 생물반응기는 안쪽 식도상피세포와 바깥쪽 식도근육세포를 성공적으로 분화시켰다. 이 인공식도를 쥐에게 이식한 결과 식도가 정상적으로 기능했다.
현재까지 식도는 물론 구강 및 인두암등의 수술적 결손부위는 소장이나 대장처럼 여분의 동일 장기 조직을 얻을 수 없다. 신체 다른 부분을 이식하는 것이 표준치료였으나 재건 수술로 인한 합병증과 경제적 손실이 있었다. 무엇보다 이식 부위가 식도 기능을 100% 발휘하지 못하는 것도 문제점이었다.
정은재 교수는 “복잡한 식도의 기능을 대체할 수 있는 인공식도 개발에 한 발 다가선 연구”라며 “대동물 실험은 이미 성공적으로 끝난 만큼 조만간 임상시험을 시작할 수 있을 것”이라고 말했다.
이번 연구는 국제 학술지 ‘조직공학(Tissue Engineering)’ 최근호에 게재됐다.