이종(異種)간 장기 이식은 세포나 조직 및 기관을 한 종에서 다른 종으로 이식하는 것으로, 인간의 장기만으로 그 수요를 충족할 수 없어 인간 이외 동물(돼지, 원숭이 등)의 장기를 연구 대상으로 한다.

▲ 농촌진흥청 바이오 그린 21 바이오장기연구단의 김남형 단장은 국내 바이오장기 연구 분야의 권위자다

최근 미니 돼지를 이용한 국내 이종간 바이오 장기 개발 및 이식 연구에 큰 진전이 이뤄지고 있다. 돼지는 장기의 크기가 인간과 유사할 뿐더러 무균 상태에서 사육이 가능하고 다산성이며 가격이 저렴한 점 등 때문에 이종 이식용 장기의 제공원으로 주목받고 있다. 특히 다 자랄 경우 300㎏에 육박하는 일반 돼지와 달리 다 자라도 성인 체중과 비슷한 80㎏ 정도가 유지되는 미니 돼지가 장기 이식에 적합해 국·내외적으로 연구가 활발히 진행 중이다. 향후 사람에게 적용될 경우 현재 턱없이 부족한 장기 이식 문제를 해결할 대안으로 기대되고 있다.

여러 개의 유전자 조절된 형질의 돼지 생산을 연구
현재 미국에서는 한해 장기이식을 기다리는 환자가 약 5만명으로 추산되며 매년 10-15%식 증가하고 있는 추세로 환자 당 장기기증을 기다리는 평균 대기기간은 평균 5년이다. 우리나라의 경우 국립장기이식 관리센터의 통계에 따르면 2008년 현재 고형 장기의 경우 이식대비자 대비 이식건수는 불과 10% 내외로 매년 이러한 불균형은 급격히 증가하고 있다. 농촌진흥청 바이오그린21 바이오장기연구단의 김남형 단장은 “동물장기이식이 실현된다면 환자의 복지뿐만 아니라 국내는 연 최소 1,100억 원, 국외는 연 6억 5천만 달러의 대체효과를 가져올 수 있다”고 말한다. 이를 치료의 관점에서 연간 10~15%에 이르는 현재 증가 추세를 감안할 때 오는 2020년에는 국내는 연간 약 1조2,000억 원, 국외는 연 130억 달러의 수요가 예측된다. 돼지의 장기를 인간에 이식했을 때 가장 큰 난점으로는 초급속거부반응이 지적된다. 이는 돼지 세포의 표면에 있는 항원인 galactose-alpha 1,3-galactose(gal epitope)를 인간 혈액중의 xenoreactive natural antibody(XNA)로 인식하기 때문이다. 김 단장은 “Gal epitope과 결합한 XNA는 보체를 활성화시키며 이로 인해 초급속 거부 반응이 일어나 이식한 장기가 사멸하게 된다”면서 “동물 장기 이식 시 거부반응의 약 80%를 점하고 있는 것으로 추정되는 초급속 거부반응을 억제하기 위해 형질전환동물 생산기술을 응용해 이를 극복하는 방법은초급성 면역거부반응을 비롯해 여러 단계 그리고 여러 유전자가 동시에 제어된 다중 유전자 제어 형질 전환 돼지의 생산이 필요하다”고 설명했다. 지금까지 국내에서 생산된 돼지는 모두 면역 관련 유전자 중 하나를 제거하거나 도입해 생산되어 왔다. 하지만 현재까지 생산된 돼지를 좀 더 효율적으로 여러 단계의 면역거부반응을 억제하기 위해서는 여러 유전자가 동시에 조절된 돼지의 생산이 필수다. 이를 위해 바이오장기연구단은 여러 개의 유전자가 동시에 조절된 형질의 돼지를 빠른 시일 내에 생산하기 위한 연구를 계속하고 있다.

국내 바이오장기 분야의 선도주자
국내 동물장기 이식에 대한 국내 기술은 현재 외국에 결코 뒤지지 않는다. 김남형 단장은 “동물장기 이식사업”은 바이오장기사업으로 명명되어 지난 2004년부터 농림수산식품부, 교육과학기술부, 보건복지가족부에서 막대한 연구 자금을 지원받아 큰 연구성과를 얻어내고 있다”면서 “최근 농촌진흥청의 바이오장기 사업을 통해 여러 종의 면역기능이 조절된 형질전환 무균돼지 ‘지노(Xino)’ 및 ‘믿음이’ 등이 태어나 형질전환 돼지는 앞으로 안정화 과정을 거쳐 전임상 및 임상 실험에 이용될 것”이라고 설명했다. 한편 농촌진흥청 바이오 그린 21 바이오장기연구단의 김남형 단장은 국내 바이오장기 연구 분야의 권위자다. 10년 전부터 바이오장기 연구사업에 관심을 가져왔던 그는 BT산업의 핵심인 줄기세포, 형질전환돼지 생산의 효율성 향상을 위한 연구를 진행했으며 국가지정연구실을 통해 성공적으로 연구해왔다. 김 단장은 “바이오장기연구 분야는 국내 BT산업 활성화를 위한 중요한 연구”라면서 “가장 큰 목표는 국내 바이오장기 분야의 한 단계 도약이다. 국내 바이오장기분야 연구자들의 역량을 극대화시켜 실질적인 연구 성과를 창출하도록 연구자들이 연구에 집중할 수 있는 환경을 조성하기 위해 최선을 다하겠다”고 포부를 밝혔다. NM