1. 개요
Body Regeneration영어판 위키 백과의 신체재생 문서
손상된 신체부위를 재생하는 것을 의미한다. 현재 세포를 배양하거나 주입하는 전자의 방식이 있고, 또한 인체의 재생능력을 발현하는 후자의 방식이 있다.
2. 세포 배양 및 주입 방식
2.1. 줄기 세포
현재 줄기 세포를 주입하여 신체의 특정 조직을 복구하는 기능이 시도되고 있으나, 밑의 방식에 비해 재생능력이 낮으며 윤리적 문제가 있는데다 거부반응 및 암세포로 변이될 위험성이 있어서 현재 잘 사용되지 않고 있다. 특히 한국에서는 줄기 세포 시술을 불법으로 규정하고 있다.[1]줄기세포의 종류에도 배아 줄기세포, 성체 줄기세포, 기존의 세포를 줄기세포로 되돌린 역분화 줄기세포 등이 있는데, 많은 연구가 진행되고 있다. 특히 성체 줄기세포와 역분화 줄기세포는 거부반응이 매우 적으며 윤리적 문제에서 자유롭기에 여기서 연구가 되고 있는 편이다.
2.2. 세포 배양
세포를 배양하여 장기로 만드는 방법인데, 그렇다고 세포만으로 배양하기는 힘들기 때문에 보통 스캐폴드라고 불리는 장기의 본이 되는 뼈대(scaffold)에 세포를 배양하는 방식으로 이뤄진다. 우선 장기기증자의 장기를 분리하여 해당 장기를 산성 용액을 담가서 스캐폴드만 남기고 기존의 세포를 제거하고 이식환자의 세포나 혈액을 장기에 흘려 보내 서서히 이식환자의 장기로 변환시키는 방법이다. 이 방식의 장점으로는 기존의 장기이식은 면역거부반응 억제를 위해 평생동안 면역억제제를 복용해야 하는 데 반하여 이 방식은 이식환자의 장기로 탈바꿈하여 이식하기 때문에 복용 필요성이 없고 해당 환자에 적합한 장기를 찾기 위해 기다리는 시간과 비용을 절약할 수 있다는 것이다.
무엇보다도 스캐폴드를 복제할 방법(3d 프린터를 이용한다든지)이 나와 스캐폴드가 나오게 된다면 거기에 환자 세포만 키우면 되므로 장기이식의 시간과 비용을 더욱 더 줄일 수 있게 될 것이다.
뼈대만 남은 심장에 새 심장세포 이식, "심장 뛰었다"
인공장기 참조
2.3. 3D 프린팅
특정 장기를 세포를 재료로 3D 프린터를 이용하여 재생하는 방식으로, 3D 프린터의 방식을 응용하여 실제 세포를 재료로 사용하면 장기를 새로 찍어 만들 수 있지 않겠느냐는 아이디어에서 출발했다고 한다. 이 경우 재료만 실제 세포로 되어 있을 뿐, 인쇄 과정(장기를 인쇄하는 것 맞다.)은 3D 프린터와 굉장히 유사하다. 현재 이 기술을 이용하여 신장이나 방광을 찍어낼 수 있다고 하며, 이후에는 직접 인체의 손상된 부위에 3D 프린터가 직접 세포를 주입하는 기술이 나올 예정이라고 한다.
3. 신체 재생 능력 발현 방식
3.1. 세포외기질
extracellular matrix세포의 뼈대를 이루는 세포외기질을 갈아서 분말가루나 젤 형태로 만든 다음에 절단부위나 손상부위에 발라주는 방식으로 이 경우 앞의 줄기세포보다 훨씬 나은 재생능력을 보여준다. 대중적으로는 돼지방광을 말려 분말 형태로 만든 것이 사용된다. 실제로 돼지방광을 분말가루로 만들어서 절단된 손가락 부위에 뿌려주자 재생되는 부위에서 돼지 냄새가 나는 불편함을 제외하고는 3~4주 이후에 손가락이 자라서 뼈와 손톱까지 모조리 재생되는 모습을 보여 주었다고 한다. 네이버캐스트 참고[2]
현재 이러한 기술에 감흥을 받아서 미군이나 여러 연구기관에서 연구 중인데, 특히 미군의 경우 부상중인 병사가 특정 신체부위가 심각하게 손상되거나 절단되는 경우가 많기 때문에 대단히 중요한 기술로 보고 연구를 진행 중에 있다고 한다. 허벅지 근육이 70% 이상 괴사되어 절단 위기에 놓인 환자에 세포외기질을 젤형태로 주입하여 근육을 거의 되살려냈다고 한다. 원문 신문기사 본질적으로 봤을 때 세포외기질이 뼈대(scaffold)를 이루는 주요 결합지지성분이기 때문에 기존의 세포들이 그러한 세포외기질을 기둥으로 삼아서 신체적으로 재생을 촉진했을 가능성이 있다. 아래 두 기사를 참고하자. Pig bladder powder used to regenerate finger, Can humans regrow fingers?
신체가 손상되면 신체는 '딱지'라 불리는 물질을 형성하여 외부 환경으로부터 자신의 신체를 보호하도록 하고 있는데, 이는 신체의 재생을 막는 것으로 판단된다. 위 기사에서는 손상된 신체조직을 봉합하거나 그대로 둬서 딱지가 앉게 하지 않는 대신에 돼지 방광에서 추출한 분말을 바르도록 지시했다. 실제로 해당 가루를 바를 경우 딱지가 앉지 않는다고 한다. 이는 세포외기질이라 불리는 물질인데, 세포외기질은 어느 '세포'라고 정해진 것이 아닌 신체의 신호에 따라 분화할 수 있는 단백질 덩어리 즉 뼈대(scaffold)로 판단된다. 세포외기질을 다친 부위에 바를 경우, 세포외기질은 면역반응을 유도하지 않는다. 즉 딱지를 형성하지 않으며, 대신에 그 분말은 손상부위를 감싸며 동시에 해당 손상 조직 근처의 세포들로 하여금 재생작업을 시작하도록 한다. 이 메커니즘은 태아가 생성되는 방식과 똑같으며 이러한 재생방법은 절단된 팔이나 손을 복구하는 도롱뇽에도 볼 수 있다. 결과적으로 새로운 신체조직을 구성하고 상처흔적을 남기지 않는다.
Growth control
신경계가 신체 재생에 중요한 역할을 함이 밝혀젔다. 절단된 부위에 전극을 설치하고 전류를 흘러 보냈더니 신경이 절단면을 둘러싼 세포에 뻗어나가는 것이 관찰되었으며, 신체 재생이 이루어지는 것이 관찰되었다.
http://www.nature.com/news/2007/070226/full/news070226-8.html
http://www.intechopen.com/books/applied-biomedical-engineering/electrical-stimulation-in-tissue-regeneration
상술된 돼지방광에서 추출한 세포외기질 분말을 제조한 미국의 생명공학 회사ACell(에이셀)(위키백과 문서)이 국내기업 명문바이오와 한국 독점 대리점 계약 체결을 한 것으로 알려졌다. 머지않아 국내에서도 세포외기질로 재생 치료가 가능하게 될지도 모른다.
https://www.yna.co.kr/view/AKR20190320070800009
http://www.yakup.com/news/index.html?nid=228411&mode=view
https://acell.com/acell-enters-exclusive-south-korean-distribution-agreement-for-wound-management-product-line/
4. 기타
냉동수면과도 관련이 있다. 머리만 냉동 보존하는 방식도 있기 때문이다. 냉동수면은 시신에 가까운 상태의 사람을 되살려낼 수 있는 과학 기술을 전제로 하기 때문에 전신의 신체 재생을 기대할 수 없는 것은 아니다.하지만 냉동인간이 진짜 옛날 옛적에 보존되었던 해당 인물로 취급받을지는 미지수다.[3] 이미 손상된 부분과, 뇌 신경계 손상까지 고려하면 흔적을 더듬어서 갈아치우고 다시 만드는 것과 다를 바가 없기 때문이다.
5. 신경계 재생?
뇌진탕 이후 손상된 부위에 빠르게 일산화탄소를 공급하면 덜 손상되고 잘 회복된다고 한다.옛날부터 진행되었던 연구가 결실을 맺어 약물을 이용한 신경재생 이후 악성 파괴 되먹임을 일으키는 아연을 억제하면 조금 더 수월하다는 결과를 얻었다.[4]
https://eye.hms.harvard.edu/news/benowitzresearch
이후 신체구조학의 발달로 이식물이나 인공장기 관련 기술이 진척되면 지금 한창 인간 뇌 구조를 밝혀내는 중이니 별 문제 없이 회복이 가능할 것으로 보인다.
또한 신경줄기가 주위의 조직 재생을 촉진한다는 연구결과도 있다.
6. 관련 항목 및 참고 자료
- 네이버 인체 재생 기술
- 네셔널 지오그래픽 How to bulid a beating heart (영어)
- 불도마뱀 신체 재생 신비 인체에도 적용할 수 있다면 (중앙일보)
- 절단된 신체 부위를 복구시키는 재생의술 (괴물딴지)
- https://en.wikipedia.org/wiki/Regeneration_in_humans
- https://medium.com/matter/could-this-man-hold-the-secret-to-human-regeneration-1e66944f0a8d
- 양서류
- 도롱뇽
- 3D 프린터
- 줄기세포
- 콩팥
- 장기
- 재생
- 재생성
- 초재생능력
[1] 정확히는 줄기세포 추출 및 배양 후 주입이 불법이다. 단순한 추출 후 즉시 주입은 일단 합법.[2] 다만 지금의 '돼지기질의 재생효과'에 대한 사람들의 관심을 정상적인 인간의 재생과정일 뿐이라며 일축하는 사람도 있다. 정확하게는 인간의 경우에도 10살 이전까지는 손가락 끝이 조금 잘려도 피부(흉터)로 덮어지지 않는 전제 하에 재생되는데 10살 이후부터는 손가락 끝을 재생하는 능력을 잃어버린다고 한다.('Studies in the 1970s showed that children up to the age of 10 or so who lose fingertips in accidents can regrow the tip of the digit within a month provided their wounds are not sealed up with flaps of skin' from wikipedia: regeneration in humans) 즉, 이 돼지방광에서 추출한 세포외기질 가루가 실제로는 10살 전후로 사라진 손가락 끝을 재생하는 능력을 다시 발현시킨 것으로 본다는 것이다.-벤 골드에이커,영국의사 겸 의학 칼럼니스트-실제로 이 세포외 기질의 효과에 대한 모든 것은 저 농장주의 사례가 일파만파 퍼져나가면서 부풀려 졌을 뿐 지금까지 제대로 된 연구하나 없었다. 치아 재생도 가능하다는 이야기가 있다.[3] 정치적인 입김이 닿아서 보편적 사실과는 다르게 왜곡되고 이용당할지도 모른다는 점을 제외하더라도[4] 아쉽게도 아직은 재생이 어렵다.