혈액을 인공적으로 만들수 있나요?
요즘에 헌혈의 집을 가면 항상 혈액이 부족하다고 하는데요
인공적으로 실험실에서 사람의 혈액 동일하게 만들어 낼수도 있나요?
현재는 불가능 하다면 개발 진척 상황은 어떻게 되나요?
하지만 사람의 혈액은 여러 성분이 들어있는 매우 복잡한 혼합물이다. 따라서 사람의 피를 인공적으로 만들기는 현재로서 불가능하다.
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지하철 입구 근처나 젊은 사람이 많이 모이는 장소에 헌혈 버스를 종종 보게 된다. 방송을 통해 혈액이 부족하여 병원에서 위급환자들에게 수혈이 어렵다는 소식도 듣게 된다. 미국적십자사가 1947년 혈액은행을 설립한 이후, 세계 각국에 혈액은행이 생겼다.
하지만 혈액정제가 어렵고, 저장시간도 40일을 조금 넘을 정도이다보니 혈액을 모으는 것은 어렵다. 또한 미국 및 일부 유럽국가를 제외하고는 혈액 기증량이 절대적으로 부족한 현실이다. 때로는 혈액형이 다른 혈액 수혈로 인해 생명을 잃는 경우도 있다. 이래 저래 수혈에 문제가 많다.
그래서 인공혈액의 개발이 필요하다. 하지만 사람의 혈액은 여러 성분이 들어있는 매우 복잡한 혼합물이다. 따라서 사람의 피를 인공적으로 만들기는 현재로서 불가능하다. 사실 ‘인공혈액’이라는 표현 자체는 현재로서 옳지 못하고, 적혈구 대체물 또는 인공산소운반체 라고 부를 수 있는 정도의 혈액 대체물이 개발 중에 있다.
혈액형이 다른 경우에는 수혈이 불가능하다. 몸 속 혈액이 외부에서 들어온 혈액을 외래종으로 규정하고 공격하기 때문이다. ⓒ InvictaHOG via Wikipedia
지난해, 에든버러 대학교(The University of Edinburgh, UK) 연구진은 역분화줄기세포(iPS)를 이용하여 인공혈액을 만드는 대형 프로젝트를 시작했다. 2035년까지 프로젝트 완료를 목표로 진행 중에 있다. 연구팀은 모든 혈액형에 수혈할 수 있는 O형 혈액 적혈구를 이용하였다. (관련링크)
O형 혈액 적혈구에서 역분화줄기세포를 추출한 뒤, 적혈구를 배양하는 방식이다. 우리 돈으로 약 87억원이 투자되었고, 현재는 50% 정도 배양에 성공했다. 이르면 5년 안에 환자에게 직접 수혈하는 임상 시험을 계획하고 있다.
앞서 설명했듯 혈액은 매우 복잡한 혼합물이기 때문에 헤모글로빈을 출혈이 심한 환자에게 공급하는 방법을 택하고 있다. 만약 인공혈액의 개발이 완료된다면, 수혈로 인한 감염의 위험이 없어질 수 있다. 또한 대량으로 생산이 가능해지면 혈액을 필요로 하는 많은 사람을 도울 수 있다.
A·B형 혈액을 거부반응 없는 O형으로 전환
지난 1일, 데이비드 관(David H. Kwan) 브리티시컬럼비아대학교(University of British Columbia, Canada) 교수를 비롯한 연구팀은 A, B형 혈액을 거부반응 없는 O형으로 전환하는데 성공했다. O형은 거부반응 걱정 없이 아무에게나 수혈할 수 있는 유일한 혈액형이기 때문에, 인공 혈액과 함께 혈액 수혈에 있어 관련 연구가 많이 진행되고 있다. (원문링크)
연구팀은 폐렴연쇄상구균(SP3-BS71)에서 찾아낸 배당체 가수분해효소(Sp3GH98)를 이용, A형과 B형 혈액을 고효율로 O형으로 전환하는데 성공했다. 원래 A형과 B형 혈액은 혈액형이 다른 사람의 몸 안에 들어가면 면역체계의 거부 반응을 유발하게 된다.
거부 반응을 유발하는 항원인 당 성분이 적혈구 표면에 있는데, 이 항원을 인위적으로 제거하게 되면 혈액형에 관계없이 수혈할 수 있는 O형 혈액이 된다. 연구팀은 균에서 찾아낸 효소의 구조를 바꾸는 방법으로, O형으로 전환하는 효율을 기존 기술보다 170배 높이는데 성공했다.
사실 적혈구 표면의 항원을 효소로 제거하는 것은 혈액형 문제를 극복할 수 있는 매력적인 방법이다. 하지만 자연계에서 발견되는 효소들로 실용화하기에는 제한이 많다. 이번 연구는 효소 구조를 인위적으로 수정하는 것이 거부반응 없는 혈액을 만드는 효율적인 방법이 될 수 있음을 보여주고 있다.
중국 연구진, 만능 혈액 개발 성공
이런 상황에서 중국 연구진이 어떤 혈액형의 환자에게도 수혈이 가능한 이른바 ‘만능 혈액’ 개발에 성공했다. 호유 왕(Houyu Wang) 둥우대학교(東吳大學外雙溪校區, 台湾) 교수를 비롯한 연구팀은 세포에 일종의 껍질을 입혀 만능 혈액을 만들어낸 연구를 지난 3월 발표했다. (원문링크)
연구팀은 6년 전 계란 껍질이 안의 내용물을 지키는 것에서 영감을 얻어 연구를 진행했다. 세포에 계란 껍질과 같은 옷을 입힌다면 혈액형이 맞지 않아도 충분히 수혈할 수 있다고 생각했다. 수혈할 때 환자의 혈액에 있는 항체가 항원을 식별하고 외래종으로 규정하여 공격하는데, 이를 느낄 수 없도록 껍질을 씌워준다는 것이다.
껍질을 가진 세포를 만들고, 여기에 기존 세포와 다른 기능과 특성을 주입하여 적혈구 개조에 적용하였다. 그 결과, 만능 혈액을 만들어 내는 데 성공했다. 물론 현 시점에서 하나의 기술적 수단에 불과하며, 추가 연구를 거쳐야 실용화할 수 있다는 단점을 가지고 있다.
1900년 혈액형이 발견되고 2차 세계대전을 거치면서 수혈의 필요성이 제기되었다. 현대적인 수혈 시대가 열린 것이다. 하지만 부족한 혈액은 언제나 해결해야 할 문제이다. 많은 학자들이 인공혈액을 만들기 위해 노력하고 있으나, 아직까지 공식적으로 허가받은 인공혈액은 없으며 일부만이 제한적인 조건 아래 승인을 받아 응급환자에게만 적용되고 있다.
이와 같은 많은 노력에도 불구하고 혈액 대체물 개발에는 아직 더 많은 연구가 필요하다. 여러 분야 학자들의 협력연구가 필수적이기도 하다. 인공혈액의 수요 규모는 천문학적이다. 모두의 건강을 위해, 그리고 생존을 위해 인공혈액 연구는 계속되어야 한다.
