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인공혈액 개발, 어디까지 왔나?
| 작성자 | 관리자 | ||
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| 작성일 | 2009-04-16 | 조회수 | 3,939 |
| 수혈의 역사가 시작된 것은 약 80년이다. 그러나 눈부신 의학의 발전에도 불구하고 수혈은 오늘날까지 의료 분야에서 여전히 중요한 분야로 남아 있다. 의료분야의 괄목할 만한 성장과 비교하면 수혈은 그 자리에 정체되어 있다. 처음 수혈이 시작되었을 때 한정된 공급 및 보관 기간, 감염 위험, 매우 까다로운 보관 조건이 문제였다. 지금도 이 문제는 여전히 그대로다. 해결할 수 있는 방법이 없을까? 미래연구 전문지 퓨처리스트는 이러한 제약을 한꺼번에 해결할 ‘인공혈액(synthetic human blood)’의 가능성이 열릴 것으로 전망하고 있다. 정리해서 싣는다 [편집자 註] |
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긴급을 요하지 않는 대기수술(elective surgery) 환자들은 수술을 연기해야 했다. 모든 피는 기껏해야 6주 정도 보관된다. 게다가 헌혈은 질병을 옮길 수도 있다. 혈액형이 같다고 해도 위험한 면역 반응을 보일 수도 있다. 헌혈은 생명을 살리기 위한 수단이지만 많은 문제들이 따르며, 그러한 문제가 발생하면 사실상 해결할 방법이 없다. 치명적인 경우도 많다. 혈액에 있어 지금까지 인류가 기울인 노력은 혈액을 손실했을 때 신체가 자체적으로 부족한 혈액을 생성할 때까지 활용할 수 있는 혈액 대체물을 만드는 것이었다. 이러한 노력은 1930년대로 거슬러 올라간다. 영국 캠브리지 대학의 생화학과 학생이었던 막스 페루츠(Max Perutz)가 시작했다. 그는 헤모글로빈 구조를 알아낸 공로를 인정받아 1962년 노벨상을 수상했다. 인간의 헤모글로빈은 두 개의 서브유닛(sub unit, 기본 구성단위)으로 이루어져 있다. 각 서브유닛은 철분 원자를 1개씩 함유하고 있다. 철분은 산소와 쉽게 결합하며, 이로 인해 혈액은 몸 전체에 산소를 전달하는 역할을 한다. 완전한 포화분자는 네 개의 산소 분자를 운반할 수 있다. 체온, 그리고 pH와 같은 다양한 요소들이 헤모글로빈 분자가 얼마나 많은 산소를 운반하는지에 영향을 미친다. 헤모글로빈의 구조를 알아낸 막스 페르츠에서 시작 DPG라 불리는 화학물질은 헤모글로빈이 산소와 단단하게 결합하지 못하게 한다. 이는 인공혈액을 개발하는 데 있어 주의를 기울여야 할 핵심 요인인데 헤모글로빈이 산소를 신체 구석구석에 전달하려면, 산소를 운반하는 데 지장을 주지 않아야 하기 때문이다. 산소가 헤모글로빈과 지나치게 단단하게 결합하면, 혈액은 산소를 운반할 수는 있겠지만 신체가 이를 필요로 할 때 활용할 수 없게 된다
분명 혈액이 산소를 운반하는 방법은 놀라울 정도로 복잡한 과정이며, 인류가 그 과정에 대해 다루려는 시도는 심각한 장애 요인들과 마주쳐 왔다. 1980년대에는 과학자들이 화학적으로 또는 유전적으로 가공된 분자를 활용해 산소운반체(HBOCs: Hemoglobin Based Oxygen Carriers)와 관련된 문제를 해결하려고 시도했다. 이 분자는 순환계에서 머무르는 시간을 연장시키는 것은 물론 산소를 운반하고 전달하기 위해 필요한 특징을 갖추고 있었다. 분명 산소운반체는 혈액 대체물 분야에서 진행되고 있는 수많은 제품들을 대표하며 일부 제품은 이미 미국 식품의약청(FDA) 승인 전인 3단계 임상실험 단계에 있다. 가장 시판 가능성이 높은 제품들을 대략 살펴보면 다음과 같다. FDA 허가를 받았으나 번번히 실패 헤모퓨어(Hemopure)는 소의 헤모글로빈으로 만들어졌다. 2002년 제조업체인 바이오퓨어(Biopure)사는 급성 빈혈환자의 수술에 사용할 수 있도록 FDA 승인을 신청했다. 바이오퓨어사는 계속해서 동물 연구를 하고 있지만 여기엔 광우병에 대한 우려가 있다. 헤모링크(Hemolink)는 온타리오에 위치한 헤모솔(Hemosol)이라는 회사가 인간의 헤모글로빈으로 만든 것이다. 캐나다에서 심장 수술 시 3단계 실험을 마쳤는데 성공적이었다. 관상동맥 우회 이식술 환자의 경우에는 효과적인 것으로 알려졌다. 하지만 2003년 초, 환자의 심장에 문제가 발생했고 헤모솔은 2단계 연구에서 임시 중단해 버렸다. 그리고 2005년, 예산이 바닥났다고 발표했다. 높은 개발비용 역시 혈액 대체물을 개발하려는 시도에 걸림돌이 되었다. 세 번째 HBOC 제품인 폴리헴(PolyHeme)은 일리노이주 에번스턴(Evanston)에 위치한 노스필드 레보라토리즈(Northfield Laboratories)에서 개발되었다. 인간의 헤모글로빈으로 만들어진 이 제품은 출혈로 심각한 상처를 입은 사람들을 대상으로 3단계 실험이 진행 중이다. 하지만 웹사이트 바이오헬스인베스터닷컴(biohealthivestor.com)에 따르면, 회사는 ‘처참한 실패’를 맛보았다고 한다. 불행하게도, 지금까지 모든 HBOC 제품들에서는 뇌졸중에 이를 수 있는 고혈압을 야기하는 혈관 수축을 포함해 심각한 부작용이 나타났다. 게다가 이들 제품은 메스꺼움, 구토, 설사, 부종 등을 야기할 수 있다. 더욱이 이런 혈액 대체물을 수혈 받은 환자들은 정상적인 혈액 검사를 받을 수 없다. 이러한 이유로 인해 HBOC 기반 인공혈액과 과불화탄소(perfluorocarbon, PFC)라 불리는 전혀 다른 기술이 경합을 벌여왔다. 1960년대를 필두로, 과학자들은 PFC 용액이 쥐에게 산소를 전달하는 데 사용될 수 있음을 보여줬다. 그리고 FDA의 승인을 받은 최초의 혈액 대체물은 일본 녹십자사가 PFC로 만든 플루오졸(Fluosol-DA)이었다. 이 제품은 5년 후 자취를 감추고 말았는데 확실한 임상 효과가 없었기 때문이었다. 바이오퓨어사가 만든 헤모퓨어는 남아프리카공화국에서 사용 승인을 얻었다. 인공혈액에 관한 네 가지 예측 유럽연합의 혈액대체물 컨소시엄(Blood Substitutes Consortium)에 따르면, 얼라이언스 라는 제약회사 (Alliance Pharmaceutical), 존슨앤존슨(Johnson & Johnson)사, 백스터(Baxter)사가 공동으로 소위 차세대 과불화탄소 유화액이라 불리는 옥시젠트(OXYGENT)에 대해 FDA 승인을 받으려 한다고 발표했다. 얼라이언스는 3단계 실험을 끝낸 상태다. 신세틱 블러드 인터내셔널(Synthetic Blood International)사의 두 번째 제품은 옥시사이트(Oxycyte)다. 이 제품은 옥시젠트와 비슷하다. 지금까지 동물 임상실험으로 얻은 결과는 고무적이며 60명의 환자들이 미국에서 2단계 임상실험에 참가하기 위해 등록을 했다. 생그윈(Sanguine Corporation)사는 PHER-02라는 제품을 개발 중이다. 이 제품은 일찍이 플루오졸-DA의 후속제품이라고 알려졌다. 현재 동물 임상실험이 진행되고 있는 유일한 제품이다. 이러한 추세를 고려하여 다음과 같은 네 가지 예측이 가능하다. 첫째, 혈액에 대한 모든 연구로 인하여 안전하고 믿을 수 있는 혈액 대체물의 상업화가 가속화될 것이다. 매년 400만 팩 유닛 이상의 혈액 부족은 효과적인 혈액 대체물 개발이 절실함을 잘 보여주고 있다. 기업들이 경험한 실패에도 불구하고 연구는 계속되고 있다.
제조회사인 바이오퓨어는 현재 전쟁에서 외상을 입은 상황에서 환자가 더 많은 제품을 투약해도 괜찮은지 조사하기 위한 연구를 계획하고 있다. 둘째, 단기적으로 인공혈액 제품은 전 세계에서 제한적으로 활용될 것이다. 복잡한 혈액의 화학적 성질과 순환계의 메커니즘으로 인해 머지 않은 미래에 인간의 혈액을 대신할 보편적인 대체물은 되지 못할 것이다. 셋째, 2025년에는 활용 가능한 나노테크놀로지의 시대의 출현으로 산소를 더욱 빠르고 유연하게 전달할 수 있을 것이다. 나노기술이 순환계의 모든 난제를 해결할 수는 없겠지만, 신체가 필요로 하는 곳에 통제된 방법으로 산소 분자를 흡수하고 내보낼 수 있을 것이다. 넷째, 중기적인 면에서 진짜 혈액을 만들기 위해 줄기세포를 사용하는 방법이 실질적으로 혈액 공급을 늘릴 수 있는 가장 효과적인 방법이 될 수도 있다. 블러드(Blood) 저널에 따르면, 어드밴스드 셀 테크놀러지Advanced Cell Technology라는 한 미국 기업이 줄기세포에서 혈구를 만들 수 있게 되었다. 새로운 혈구는 산소를 운반하는 능력이나 혈액의 다른 요소와 교류하는 능력 면에서 보통 혈구와 똑같다. 더욱 중요한 사실은, 대량 생산을 통해 치료에 활용할 수 있게 됐다는 점이다. |
