장기이식은 생명을 구할 수 있지만 대기시간이 길고 거부반응이 높은 등의 문제가 있다. 스탠포드 대학의 과학자들은 인간의 심장을 3D 프린팅하여 살아있는 돼지에 이식하기 위한 계약과 실험 자금을 확보함으로써 수요에 따라 새로운 장기를 만드는 데 큰 진전을 이루었습니다.
환자의 장기가 부전되기 시작하면 종종 유일한 선택은 이식입니다. 이식은 생명을 구할 수 있지만 간단한 대답은 아닙니다. 기증된 장기의 공급이 부족하여 많은 환자가 대기자 명단에서 사망합니다. 일치하는 장기가 발견되더라도 수혜자의 면역체계는 해당 장기의 세포를 이물질로 인식하고 공격하여 거부반응을 일으킵니다. 면역억제제는 이러한 일이 발생하는 것을 방지할 수 있지만 이로 인해 환자가 다른 질병에 걸리기 쉽게 될 수 있습니다.
이상적인 해결책은 환자에게서 줄기 세포를 추출하여 이를 사용하여 완전히 새로운 장기를 3D 프린팅하는 것입니다. 이는 필요할 때마다 수행할 수 있을 뿐만 아니라 수혜자의 세포에서 만들어지기 때문에 장기 거부는 과거의 일이 될 것입니다. 이러한 비전을 실현하는 데 필요한 기술은 이러한 조직에 혈관을 인쇄하는 능력을 포함하여 최근 몇 년간 꾸준히 발전해 왔습니다.
이제 우리는 이러한 가능한 미래를 향한 중요한 발걸음을 내디뎠습니다. 스탠포드 대학 과학자 팀은 기능성 인간 심장을 바이오프린팅하고 살아있는 돼지에 이식하여 그러한 절차의 타당성을 테스트하기 위해 Advanced Research Projects Agency-H(ARPA-H)로부터 2,630만 달러 규모의 연방 계약을 체결했습니다.
이 프로젝트의 수석 조사관인 Mark Skylar-Scott은 "이것은 정말로 문샷 수준의 노력이지만 완전하고 복잡한 인간 장기를 바이오프린팅하기 위한 원료는 이제 준비가 되었습니다. 혈관계를 사용하면 이식되고 생존할 수 있는 두꺼운 조직의 큰 덩어리를 생성할 수 있는 능력이 있습니다. 이것이 장기 바이오제조 시대를 시작합니다."라고 말했습니다.
자동화된 생물반응기 뱅크를 사용하여 팀은 심실 및 심방 심근세포(심장이 박동할 때 수축을 담당), 전기 신호를 생성하고 천연 맥박 조정기 역할을 하는 결절 세포, 퍼킨제 섬유(전기 신호를 전달하는)를 형성하는 세포, 평활근 세포, 대식세포라고 불리는 면역 세포 및 혈관 내피 세포를 포함하여 인간의 심장을 만드는 데 필요한 모든 세포 유형을 성장시킬 계획입니다. 그런 다음 이러한 세포 혼합물을 바이오 프린터에 공급하여 완전히 기능하는 인간 심장을 3D 인쇄하기 위한 "잉크"로 사용할 수 있습니다.
연구팀은 생물반응기가 2주마다 심장을 인쇄할 수 있을 만큼 수십억 개의 서로 다른 세포를 생산할 수 있을 것이라고 말했습니다. 심장은 실험실에서 테스트를 거쳐 살아있는 돼지에 대한 최종 테스트를 준비하면서 동물의 생명을 유지하기 위해 심장을 개선할 것입니다.
Schuyler-Scott는 "우리는 이 많은 수의 세포를 사용하여 심장의 모든 설계 규칙을 배우고 최종적으로 돼지에 이식하기 위해 심장 전체의 생존과 기능을 최적화하면서 연습하고 또 연습할 것입니다"라고 말했습니다.
팀은 향후 5년 내에 돼지 실험을 수행하기를 희망하지만 최종 인간 실험은 수년이 걸릴 수 있습니다. 그러나 이러한 실험은 자신의 세포를 사용하여 새로운 장기를 바이오프린팅하는 과정에서 필요한 개념 증명 연구입니다.