돼지간을 이식한 동물 실험에서 생존기간(OS)를 크게 늘렸다. 해마다 증가하고 있는 간이식 대기자에 비해 장기기증은 해마다 줄고 있는 형편이어서 희소식이 아닐 수 없다.

제넨바이오 김성주 대표 연구팀이 진행한 실험에서 돼지 간을 이식받은 원숭이가 35일 생존해 미국이 보유하고 있던 이종 간이식 최장 생존 기록인 29일(Shah et al., 2017)을 뛰어넘었다.

이번 연구는 보건복지부 및 한국보건산업진흥원에서 지원하는 첨단의료기술개발사업(이종 장기 이식 임상적용 가능성 검증, HI20C0056)의 지원을 통해 수행되었다. 

간부전 말기 환자들은 간이식을 통해 치료받아야 하지만, 뇌사자로부터 이식 가능한 장기를 얻기 위해서는 오랜 시간 대기하여야 한다. 2021년 기준 간이식 대기자는 6,388명으로 전년 대비 5.1% 증가하였으며, 이들의 평균 이식 대기시간은 2,372일(약 6년 6개월)로 집계되었다. (출처: 2021년도 장기등 이식 및 인체조직 기증 통계연보)

간이식을 받기까지 환자들이 생존할 수 있게 하는 방법으로 이종장기를 적용할 수 있으며, 이번 성과는 이러한 이종장기 임상 가능성에 한걸음 진화된 케이스다.

국내 연구진은 ▲ 이종장기를 위한 형질전환돼지 개발, ▲무균양산 시스템 구축, ▲임상 적용가능한 프로토콜 개발 등 신장과 간을 포함한 고형장기 개발 및 이식에 대한 가능성 검증 등 이종장기에 대한 전반적인 연구를 수행하였다.

본 실험에서는 수혜자 동물로 인간과 가장 유사한 영장류를 선택하여 이식 후 유전자 편집 기술을 통해 면역 거부반응을 일으키는 돼지의 유전자들(GGTA1, B4galNT2, CMAH 등)을 제거한 형질전환돼지의 간을 영장류에게 이식하고, 생존의 관건인 여러 면역억제제를 투여함으로써 이식수술의 가장 심각한 합병증인 거부반응을 억제하는 효능을 평가하였다. 다양한 수술법을 시도하여 가장 안정적인 수술법을 확립하였고, 3년차에는 목표로 하였던 세계 최고 수준의 간이식 생존 성적을 확보하게 되었다.

영장류 전신마취 후 정중절개를 통해 개복한 후 간의 좌엽과 중간엽을 포함하여 약 70%를 절제하고, 왼쪽 부분에 돼지의 간을 이식하는 수술 방식을 적용됐다.

연구팀은 이와 같은 방식으로 영장류가 가지고 있던 30%의 간의 지원을 받으면서 돼지 이식 간의 영장류 내에서의 면역반응을 모니터링 할 수 있었으며, 생존 기록 또한 이전 세계 기록이던 29일을 넘어서 35일 생존한 개체도 나왔다. 기존 영장류 간의 30%를 지원 받았다는 한계가 있지만 장기간 면역반응을 알아볼 수 있었다는 점에서 충분히 의미가 있다. 동일한 방법으로 실험한 13개체 중 3개체가 20일 이상 생존하였으며, 기존 세계 기록인 29일에 도달한 개체는 35일과 29일 생존하였던 2개체가 있었다. 

제넨바이오 김성주 대표는 “그 동안 전세계 연구진들은 이종이식 중에서도 간이식을 가장 어려운 도전과제로 생각해왔다.”며, “그 이유는 돼지 간 이식 후 발생하는 심각한 혈액응고장애(Coagulation dysfunction)* 때문인데, 이번 과제를 통해 우수한 간 이식 성적을 확보함으로써 이종 간 이식의 임상적용 가능성과 의학적 유효성을 확인할 수 있었다는데 큰 의미가 있다”고 소감을 전했다.

이번 연구를 함께 수행한 삼성서울병원 박재범 교수는 “여러 새로운 시도들을 통해 최적의 수술법과 면역억제 프로토콜을 확립하였고, 점차 더 좋은 성적을 거두게 되었다.”며, “수술하는 환경과 수술 후 회복을 위한 집중관리 환경 또한 중요한데, 약 900마리의 영장류 수용이 가능한 국내 최대 규모이자 이종이식연구에 최적화된 제넨바이오의 민간 영장류 시험 시설이 도움이 되었다”고 전했다.
 

연구 성과를 기반으로 이종 고형장기(신장, 심장, 간)의 유효성을 추가적인 영장류에서의 이종이식 시험을 통해 검증하고, 임상시험 IND 신청을 위한 근거자료를 확보해나갈 계획이다. 동시에 이종 고형장기의 안전성과 관련된 독성, 종양원성 등의 항목들에 대한 평가 지표 및 방법들을 설정하고 수립해나갈 예정이다. 

 
연구의 의미는 매우 각별하다. 국내 기술의 고형장기 이종이식의 임상적용 가능성과 근거를 확인할 수 있었고 이를 통해 심각한 이식용 장기공급 부족을 해결할 발판을 마련하였다고 할 수 있게 됐다.

김성주 제넨바이오 대표는 이 연구로 “최근 첨단재생의료 분야에서 주목받고 있는 이종장기 연구개발에 중요한 마일스톤을 달성하여 기쁘다”며, “이종장기는 미래기술이자 국가에 중요한 자원으로 국민들의 생명연장과 복지에 기여하게 될 것으로 기대된다.”고 밝혔다.