BlockchainAI Academy Job Creation BlockchainAI R&BD Global Partners About Us
방문해 주셔서 감사합니다.
포토뉴스 공지사항 외국인사 방한·행사 언론보도 국제사업장 및 사업영역 Blockchain News BBlockchain Tech
일정표 GCCSR 세계기후변화상황실 MP 유엔미래포럼과 관계


최신동영상


· 일자리 창출(Job Creation) 

  [] [피터 디아맨디스] 장수와 건강한 삶 5 : 재생의학의 3 R, 누구나 전체 장기와 신진대사 시스템을 재생, 교체, 대체할 수 있게 되어 인간의 건강수명은 엄청나게 늘어난다. 줄기세포 기술을 통한 신체의 재생, 장기 재건과 바이오프린팅으로 고장난 장기 대체, 젊은 피 효과 게시글을 twitter로 보내기 게시글을 facebook으로 보내기
write date : 2019-03-28 16:23:11   
 

[피터 디아맨디스] 장수와 건강한 삶 5 : 재생의학의 3 R, 누구나 전체 장기와 신진대사 시스템을 재생, 교체, 대체할 수 있게 되어 인간의 건강수명은 엄청나게 늘어난다. 줄기세포 기술을 통한 신체의 재생, 장기 재건과 바이오프린팅으로 고장난 장기 대체, 젊은 피 효과와 개체결합 기술을 통해 다시 젊어짐

박영숙 세계미래보고서2019저자  
    입력 : 2019.03.28 06:51   트위터 페이스북 구글 네이버블로그

[피터 디아맨디스] 장수와 건강한 삶 5 : 재생의학의 3 R, 누구나 전체 장기와 신진대사 시스템을 재생, 교체, 대체할 수 있게 되어 인간의 건강수명은 엄청나게 늘어난다. 줄기세포 기술을 통한 신체의 재생, 장기 재건과 바이오프린팅으로 고장난 장기 대체, 젊은 피 효과와 개체결합 기술을 통해 다시 젊어짐

도마뱀은 팔다리가 다시 자랄 수 있다. 편형동물, 불가사리, 해삼은 신체 전체가 다시 자랄 수 있다. 상어는 잃어버린 치아를 끊임없이 재생시키며 평생 20,000개 이상의 치아가 자라기도 한다. 어떻게 이러한 초능력을 인간에게 적용시킬 수 있을까? 그 해답은 재생의학(Regenerative medicine) 분야의 첨단 혁신에 있다. 투자자들은 2018년에만 130억 달러 이상을 재생의학 분야에 투자하여 작년 한 해 동안 1,000건 이상의 임상실험을 추진했다.

재생의학(Regenerative medicine)은 인간의 세포와 조직, 장기를 대체하거나 재생시켜서 원래의 기능을 할 수 있도록 복원시키는 의학 분야이다. 이전에는 회복이 불가능했던 조직이나 장기 고유의 회복 메커니즘을 활성화시키거나 손상된 조직을 교체함으로써 해당 부위를 재생하는 것이다. 재생의학에는 스스로 치유할 수 없는 조직이나 장기를 실험실에서 배양하여 안전하게 이식하려는 시도도 포함된다. 재생의학은 특히 턱없이 부족한 장기 기증의 문제를 해결할 수 있으며, 환자 자신의 세포를 이용한 장기 배양을 통해 면역 거부현상도 해결할 수 있다.

빅 데이터 기술과 인공지능 기술은 약물을 실험하고 새로운 치료법을 개발하는 방법을 혁신했고 재생의학 분야는 인간의 신체를 재생시키고 대체하며 다시 젊어지게 만든다.

장수와 건강한 삶 시리즈 5부에서는 인간의 핵심 장기를 증강시키기 위해 함께 움직이는 세 가지 재생기술에 대해 설명하고자 한다. 이를 재생의학의 3R 이라 부른다.

1. 재생(Replenish) : 줄기세포 - 신체의 재생엔진

2. 대체(Replace) : 장기 재건과 바이오프린팅

3. 다시 젊어짐(Rejuvenate) : 젊은 피 효과와 개체결합(Parabiosis)

재생(Replenish) : 줄기세포 - 신체의 재생엔진

줄기세포는 심장, 뉴런, 간, 폐, 피부 등과 같은 특수한 세포로 변형될 수 있는 미분화세포이며 더 많은 줄기세포를 생성하기 위해 분열할 수도 있다. 어린 아이 또는 젊은 성인의 경우 줄기세포가 대량 공급되어 재생 시스템으로 작용한다. 줄기세포는 손상을 입거나 감염된 부위에 소환되어 정상적인 기능을 회복시킨다.

그러나 나이가 들어감에 따라 조직과 장기에 따라 다르지만 줄기세포의 공급은 1/100, 1/10,000으로 줄어들기 시작한다. 또한 줄기세포가 유전적 변이를 일으켜 신체를 복구하고 재생시키는 품질과 효율성이 떨어지게 된다. 줄기세포를 새로 지은 주택의 수리공 팀이라고 생각해보자. 주택이 신축된 것이고 수리공들이 젊다면 모든 것을 완벽하게 고칠 수 있다. 그러나 수리공들이 나이가 들고 수가 감소하게 되면 주택은 결국 더 이상 고칠 수 없게 되고 마침내 무너지게 된다.

줄기세포의 수를 회복하고 다시 젊어지게 할 수 있다면 어떻게 될까? 줄기세포를 회복하고 다시 젊어지게 하기 위한 한 가지 방법은 이러한 회복과 지방조직 또는 골수에서 자신의 자가 줄기세포를 추출하여 농축시키는 것이다. 그러나 이러한 줄기세포는 수가 적고 연령에 따라 원래의 소프트웨어에서 변이를 겪었다.

과학자들과 의사들은 대안적인 방법으로 태반이나 탯줄에서 줄기세포를 얻는 대안적 방법을 선호하고 있다. 대량 공급이 가능하고 손상되지 않은 소프트웨어를 가지고 있는 이 줄기세포들을 관절에 주입하거나 정맥 주사를 통해 활력을 되찾고 다시 젊어질 수 있는 것이다. 이러한 줄기세포들은 염증을 줄이고 면역질환을 치료하며 근육 량을 늘리고 관절을 수리하며 심지어 피부에 탄력을 부여하고 모발을 자라게 하는 성장 인자들을 만들어내는 화학공장이라고 할 수 있다. 지난 10년 동안 줄기세포와 관련된 연구물의 출판은 40배 증가했다.

 

STEM CELL PUBLICATIONS

Figure: The number of stem cell publications increased by over 40 fold over the last decade.

도표 : 지난 10년 동안 증가된 줄기세포 연구 출판물

줄기세포시장은 2020년에 1,700억 달러 규모로 성장할 것으로 예측하고 있다. 만정질환에 대한 치료방법을 개발하기 위한 연구개발이

증가하고 재생치료 방법에 대한 수요가 증가하는 것이 이 새로운 산업을 움직여나가는 가장 중요한 요소이다.

일본 오사카대학교 고지 니시다(Kohji Nishida) 교수 연구팀은 인간의 안구를 구성하고 있는 주직을 성장시키는 새로운 방법을 발견했다. 연구팀은 성인 피부의 작은 샘플만을 이용하여 망막과 각막, 렌즈를 성장시킬 수 있다. 스탠포드대학교에서는 줄기세포 치료에 동의한 18명의 뇌졸중 환자 중 7명이 현저한 운동기능 향상을 나타냈다. 줄기세포 치료는 알츠하이머 병, 파킨슨 병, 루게릭병과 같은 신경퇴행성 질환에도 효과가 있다. 서던 캘리포니아대학교 신경재생센터(Neurorestoration Center)와 동 대학의 켁메디컬센터(Keck School of Medicine의 의사들은 최근 마비된 21세의 남성의 경추에 줄기세포를 주입했다. 그 환자는 3개월 후 두 팔의 감각과 운동 기능이 크게 향상되었다.

셀룰래리티(Celularity)

2017년 밥 하리리(Bob Hariri) 박사와 나는 셀룰래리티라는 새로운 회사를 설립했다. 셀룰래리티는 하리리 박사와 그의 연구진이 20년 동안 태반세포와 조직을 연구한 결과를 기반으로 하고 있다. 수십 년 전부터 하리리 박사는 배아를 만드는 3D 프린터라고 부르는 태반의 힘을 인식하고 있었다. 그는 우리의 생명 체계와 면역을 증강시키고 수명을 연장시키기 위해 태반 세포의 함을 이용하기 시작했다. 셀룰래리티는 다음 세 가지 주요 줄기세포 기술에 중점을 두고 있다.

- 바이오소싱(Biosourcing) : 자녀의 부팅디스크 저장을 위해 줄기세포 보관

- 기능 재생

- 줄기세포 치료

대체(Replace) : 장기 재건과 바이오프린팅

미국의 장기이식 대기자 리스트는 매 10분마다 1명씩 추가된다. 2019년 1월 현재 대체할 수 있는 장기를 기다리는 사람은 113,000명에 달한다. 장기 이식 대기자 리스트에서 이식용 장기를 기다리는 수많은 사람들은 뜻을 이루지 못한다. 매일 20명의 대기자들이 사망하기 때문이다. 그 결과 미국의 사망자 중 35%는 장기이식을 받지 못해 사망하고 있다.

장기 기증자들의 상당수는 자동차, 오토바이 사고로 인해 발생된다. 따라서 차량이 안전하게 됨에 따라 기증되는 장기의 수요초과 현상은 심화된다. 교체의료, 재생의학은 엄청난 기회를 창출한다.

 

ORGAN TRANSPLANT WAITING LIST

도표 : 장기이식대기자 수는 장기 제공자의 수보다 빠르게 증가하고 있다.

장기 분야의 기업

유나이티드 세라퓨틱스(United Therapeutics)의 CEO는 마틴 로스블래트(Martine Rothblatt)이다. 한때 우주기업가(시리우스 위성 라디오의 설립자)였던 마틴은 1990년대에 딸이 희귀한 폐질환을 앓은 후부터 경력을 변화시켰다. 마틴의 웅대한 꿈은 대체 장기 산업을 만드는 것이다. 초기에 폐 질환에 초점을 맞춘 마틴은 대체 폐를 만들기 시작했다. 이 목표를 달성하기 위해 유나이티드 세라퓨틱스는 여러 가지 기술을 동시에 추구해왔다.

폐 3D 프린팅

2017년 유나이티드 세라퓨틱스 연구진은 세계에서 가장 큰 3D 프린팅기업인 3D 시스템즈(3D Systems)와 협력하여 콜라겐 바이오프린터를 개발하고 폐를 얇게 잘라 내부 구조에 대한 상세 지도를 만들었다. 3D 시스템즈의 바이오프린터는 SLA(Stereolithography)라고 부르는 방법으로 작동된다. 감광성 분자로 강화된 콜라겐의 얕은 풀에 자외선 레이저가 깜박이며 콜라겐을 단단하게 만든다. 인쇄되는 대상물이 점차 낮아지고 새로운 층이 추가된다. 현재 프린터는 20마이크로미터 해상도를 달성하고 있지만 폐 기능을 만들기 위해서는 1마이크로미터의 해상도를 달성해야 한다. 콜라겐 폐 비계가 인쇄되면 그 다음 단계는 이를 인간 세포에 주립하는 것이다. 이 과정을 재세포화(recellularization)라고 한다. 목표는 분화를 통해 성장하는 줄기세포를 이용하여 궁극적으로 적절한 기능을 회복하는 것이다. 초기의 증거들은 이러한 방법이 유효함을 나타내고 있다.

2018년 하버드대학교의 실험실 외과의사인 해럴드 오트(Harald Ott)는 수십억 개의 인간 세포(탯줄과 절단된 폐 조직)을 돼지의 자체 세포를 제거한 폐에 집어넣었다. 오트 연구팀이 돼지의 순환계를 다시 연결했을 때 기본적인 기능이 작동되었다.

3D PRINTED STRUCTURE MIMICKING PART OF A HUMAN AIRWAY

그림 : 인간의 기도를 모방한 3D 프린팅 구조

돼지의 폐를 인간화

로스블래트의 장기 제조전략 중 하나는 동물 장기 인체 이식(xenotransplantation)이다. 동물의 장기를 대체가 필요한 사람에게 이식하는 것이다. 돼지 성체의 기관은 크기와 모양이 인간과 비슷하기 때문에 유나이티드 세라퓨틱스에서는 돼지의 기관을 인간에게 사용할 수 있도록 돼지 유전공학에 집중했다. 이러한 목표를 달성하기 위해 유나이티드 세라퓨틱스에서는 리비비코(Revivicor), 신세틱제노믹스(Synthetic Genomics)와 같은 회사에서 일련의 투자를 받았고 메릴랜드대학, 앨라배마대학, 뉴욕장로대학, 콜롬비아 의과대학 등과 대규모 자금지원계약을 체결하고 새로운 심장, 신장, 폐에 대한 동물 장기 인체 이식 연구를 진행하고 있다.

로스블래트는 앞으로 3~4년 이내에 인간 이식이 가능해지기를 희망하고 있다. 유나이티드 세라퓨틱스는 연구를 위해 리서치 트라이앵글 파크 (Research Triangle Park) 내에 53만㎡의 토지를 소유하고 있으며 25,000㎡ 규모의 의학실험실을 갖추고 있다. 이 연구소에서는 유전공학을 거친 돼지로부터 연간 1,000세트의 이식 가능한 건강한 이종(異種) 폐를 생산할 계획이다.

폐 체외 관류시스템(Ex Vivo Perfusion Systems)

로스블래트는 3D 인쇄와 유전공학 돼지 폐를 넘어 미국 전역의 폐 공급을 증가시키기 위한 제 3의 방법을 이미 적용하고 있다. 잠재적 기증자의 폐의 30%만이 최초 이식기준을 만족시키며 그 중에서 85%만이 수술 센터에 도착했을 때 사용할 수 있다. 그 결과 75%의 이용 가능한 폐가 이식대상자에게 이식되지 못한다. 만약 이러한 폐를 다시 젊어지게 만들 수 있다면 어떻게 될까? 이것이 로트 박사의 다음 접근방식이다.

2016년 유나이티드 세라퓨틱스는 메사추세츠주 앤도버의 트랜스매딕스(TransMedics)에 4,180만 달러를 투자했다. 이 회사는 기증자의 폐, 심장, 신장을 위한 체외 관류시스템을 개발하고 있다. 체외 관류시스템은 최초 이식기준을 만족시키지 못한 한계 품질의 폐를 이용하여 정상온도 환경으로 만들어 외과의사가 이식적합성을 재평가할 수 있는 기회를 제공한다.

다시 젊어짐(Rejuvenate) : 젊은 피와 개체결합(Parabiosis)

HBO에서 만든 샌프란시스코 베이 지역 기술 커뮤니티의 패러디 드라마인 ‘실리콘밸리(Silicon Valley)의 에피소드(시즌 4, 에피소드 5) 중 하나의 제목은 블러드보이(The Blood Boy)이다. 기술기업 억만장자인 개빈 벨슨은 리처드 헨드릭스와 연구진을 만나 분권화된 인터넷의 미래에 대해 이야기한다. 젊고 힘찬 20대가 수혈대로 나와 조용히 자신과 벨슨 사이에 정맥주사를 연결하면서 회의는 중단된다.

벨슨은 새로운 사람을 그의 ‘수혈 동료’로 소개하며 개체결합에 대해 이렇게 설명한다. ‘신체적으로 가장 적합한 기증자의 혈액을 정기적으로 수혈하게 되면 노화과정을 지연시킬 수 있다.’ 이 시트콤은 픽션이지만 여기에 소개된 과학은 이미 일어나고 있는 일이다.

스탠포드대학교와 하버드대학교 연구진은 젊은 동물의 피를 수혈 받는 늙은 동물들의 조직과 기관이 재생된다는 사실을 입증했다. 반대로 늙은 동물의 피를 수혈 받은 어린 동물들의 노화는 가속된다. 그러나 이러한 가상의 젊음의 샘을 상용화하는 것은 매우 어렵다.

앰브로시아(Ambrosia, 신들이 먹는 음식)

샌프란시스코에 있는 앰브로시아라는 스타트업은 최근 개체결합(Parabiosis) 실험을 시작했다. 앰브로시아의 프로토콜은 간단하다. 35세 이상의 건강한 참여자들은 25세 이하의 기증자의 혈장을 수혈 받고 연구진들은 건강상태와 노화의 분자지표 분석을 위해 2년 동안 혈액을 모니터한다.

앰브로시아의 설립자인 스탠포드 의과대학에서 의학을 공부한 제시 카마진(Jesse Karmazin)은 젊은 쥐의 혈액을 받은 고령의 쥐가 건강을 되찾았다는 실험 결과를 알게 되어 그리스 신화에 등장하는 불멸을 손에 넣을 수 있는 신들의 음식을 뜻하는 앰브로시아(Ambrosia)란 이름의 회사를 설립했다. 앰브로시아는 지난해 150명의 참가자에 신선한 혈액을 수혈하는 임상 시험을 실시해 매우 흥미로운 데이터를 얻었다고 설명했다. 앰브로시아는 젊은 피를 주입한 경우 집중력, 기억력 등의 분야에서 능력 향상이 나타났고 수면의 질도 향상되었다고 주장했다. 카마진은 효과가 거의 영구적이며 유전자 발현이 재설정된 것과 같다고 말했다. 나이가 들었을 때 자신의 제대혈 줄기세포를 주입하게 되면 엄청난 수명효과가 나타나게 된다.

몇 달 간의 실험을 거친 후 FDA는 2019년 2월에 앰브로시아의 소비자 치료를 중단시켰다. FDA는 이종결합 실험에 대한 우려를 표시했다. 치료효과를 입증할 임상데이터가 부족했기 때문이다.

엘리비안(Elevian)

또 다른 명성을 얻고 있는 스타트업은 하버드대학교에서 시작된 엘리비안이다. 엘리비안은 신중하고 과학적으로 입증된 전략으로 장수 연구에 임하고 있다. 나도 엘리비안의 자문역을 맡고 있고 투자자이기도 하다. CEO인 마크 앨런(Mark Allen) 박사는 10여 명의 하버드대학교 출신 박사들과 힘을 합쳤다. 엘리비안의 과학적 책임을 맡은 설립자들은 ‘젊은 피’ 효과에 책임이 있는 특정한 순환요소를 확인한 후 엘리비안을 설립했다.

성장분화인자 11(GDF11)이라고 알려진 자연발생분자를 늙은 쥐에게 주입하면 젊은 피의 재생효과를 재현하고 심장과 뇌, 근육, 폐와 신장이 재생된다. 보다 구체적으로 설명하면 성장분화인자 11 보충제는 노화와 관련된 심장비대증을 감소시키고 골격근 회복을 촉진하며 운동능력을 향상시키고 뇌기능과 뇌 혈류를 개선하고 신진대사를 향상시킨다.

엘리비안은 성장분화인자 11과 기타 순환 인자를 조절하는 여러 가지 치료법을 개발하고 있다. 엘리비안의 목표는 우리 몸의 자연 재생능력을 회복시켜 노화와 관련된 질병의 근본 원인 중 일부를 해결하는 것이다.

결론

1992년 미래학자인 릴랜드 카이저(Leland Kaiser)는 재생의학(regenerative medicine)이라는 단어를 만들었다. 그는 재생의학을 만성질환을 치료하고 많은 부분에서 손상된 장기 시스템을 재생시키게 될 의학의 새로운 분야로 소개했다.

그 이후 강력한 재생의학 산업이 기하급수적으로 성장하여 2018년에는 280억 달러 규모에 이르렀다. 그리고 이러한 성장속도는 앞으로도 지속되어 2023년에는 800억 달러로 성장할 것으로 예측하고 있다. 인간의 건강수명은 급격하게 늘어난다. 조만간 우리 모두는 일부 동물에게 있는 재생의 초능력을 가지게 된다.

언제 어디서나 누구에게나 전체 장기와 신진대사 시스템을 재생, 교체, 대체할 수 있게 되면 어떤 새로운 기회가 생기게 될까?

목록 이전글 다음글

[블록체인혁명2030] 박영숙신간, 미래 최대산업은 블록체인AI. 블록체인만 알아도 부유가 따라온다. Anndy Lian, Shawn Harmsen 공저. 블록체인이 소멸시키는 산업, 새로 부상시키는 산업, 블록체인으로 탄생하는 새로운 길
[블록체인혁명2030] 박영숙신간, …
[신간] 세계미래보고서2019, 박영숙 제롬글렌 공저, 국가를 만드는 사람들, 미래경제시스템, 바이오혁명, 주택교통혁명, 에너지 환경혁명, 일자리혁명, 로봇 인공지능혁명 등 수많은 미래기술과 사회변화 시사
[신간] 세계미래보고서2019, 박영…
[세계미래보고서2018] 박영숙 제롬글렌저. 블록체인AI가 가져올 거대한 금융혁명이 결국 사회혁명으로 이어져. 작아지는 정부와 중간관리, 모든 사회구조가 p2p로 변하면서 중간자들의 수수료 서비스, 중간권력층의 붕괴가 일어나. 똑똑한 개개인들이 탈중앙화 분산권력을 즐
[세계미래보고서2018] 박영숙 제…
[주거혁명2030] 박영숙신간 2017.11.9
[주거혁명2030] 박영숙신간 2017.…
박영숙신간 [일자리혁명2030] 세계미래보고서2055저자 박영숙의 미래부상 일자리, 미래부상 산업들 총 정리한 신간, 비즈니스북스
박영숙신간 [일자리혁명2030] 세…
신간 세계미래보고서 2045, 2050, 2055. 인공지능혁명2030. 킬러로봇 개발 막자. 인간은 원하는 인류에 보탬이 되는 로봇을 만들 수 있다.
신간 세계미래보고서 2045, 2050,…
오늘 방문자:  480  어제 방문자:  1,264  총방문자수:  4,778,760