바이오 인공장기의 미래 2017년 기술영향평가 결과보고

병원에서 바이오 인공장기를 생산하고 이식도 하는 ‘원스톱 의료 서비스’의 등장도 예견된다. 정부가 정한 일정한 기준을 만족하는 시설과 의료 인력을 보유한다면 환자가 발생했을 때 병원에서 직접 필요한 바이오 인공장기를 만들어 바로 이식하고, 사후 관리까지 할 수 있게 하는 것이다. 새로운 형태의 ‘의료관광’도 출현할 수 있다. 현재 많은 관광객들이 성형외과 등 뛰어난 의료 서비스를 받기 위해 우리나라를 찾고 있다. 유명 성형외과가 밀집한 서울 강남구에는 성형외과 시술을 위해 매년 더 많은 수의 외국인 환자가 방문하고 있다고 한다. 한국보건산업진흥원 자료에 따르면 2016년 한 해 동안 외국인 환자 7만 6,385명이 강남을 방문했다. 이처럼 바이오 인공장기 이식 분야에서도 이식 사례가 늘고 우리나라 의료진들이 이 분야에서 세계적인 인정을 받게 된다면, 바이오 인공장기를 이식받기 위해 우리나라를 찾거나 우리나라 의료진을 찾는 환자가 늘 것이다. 이들을 위한 통역 등 서비스업 또한 생겨나고 발전할 가능성도 있다. 산업이 발달하면 당연히 그 산업에 종사하는 사람들이 많이 필요하고 일자리가 늘어나게 된다. 예를 들자면 바이오 인공장기 산업이 발달하면 이식외과의사와 전문 간호사의 수요가 늘어날 것이다. 뿐만 아니라 의료 코디네이터, 외국인 환자를 위한 통역 인력 등 지원 서비스 관련 고용 효과도 클 것으로 예상된다. 한국보건산업진흥원에 따르면, 의료서비스 취업유발 계수는 14.7명으로 자동차 8.8명, 반도체 3.2명을 크게 앞선다. 전후방 산업 및 파생 산업 등 관련 산업이 새로 생기거나 커지는 데 따른 일자리 창출 효과도 클 것이다. 한 가지 주목할 만한 점은 새롭게 생겨날 것으로 예상되는 일자리가 부가가치가 높은 고급 일자리일 것이라는 점이다. 특히 맞춤형 세포 기반 인공장기의 경우, 세포나 조직 등을 다루는 기술의 특성상, 기계에 의한 자동화된 대량생산보다는 섬세한 수작업을 해내는 전문 기술 인력이 많이 필요할 것으로 보인다. 바이오 인공장기 기술의 발달은 기존 장기 치료기기 및 치료제 시장에도 영향을 미칠 수 있다. 현재 장기 이식은 약물 등으로 더 이상 치료가 어려울 경우 마지막으로 선택하는 치료법이다. 따라서 당장은 치료제나 치료기기 시장에 주는 영향이 적을 수 있다. 그러나 바이오 인공장기 기술이 고도로 발달하고 이식 비용이 충분히 낮아진다면 이야기가 달라진다. 장기에 문제가 생겼을 때 ‘약물을 이용해 치료할 것인 가’, ‘바이오 인공장기를 이식받을 것인가’ 선택하는 시대가 오는 것이다. 이렇게 되면 같은 치료 목적을 갖는 약물 및 의료 기기 시장은 타격을 받을 수도 있다. 예를 들어 바이오 인공신장 이식이 일반화되면 투석 치료와 관련된 기기, 치료제 시장은 축소될지도 모른다. 장기 손상을 입은 환자들이 약물치료를 소홀히 해 치료제 시장에 부정적인 영향을 끼칠 수도 있다. 즉, ‘장기가 손상되면 치료하는 것보다 교체하는 것이 낫다’고 생각하는 이들이 많아지면서 소극적으로 치료할 가능성도 있는 것이다. 바이오 인공장기 기술은 실제 장기의 형태와 기능을 모사할 수 있어 생명·의료 교육과 기초 및 응용 연구의 질을 크게 향상시킬 것으로 기대된다. 예를 들어 3D 바이오 프린팅을 활용해 형태적으로나 기능적으로 실제와 꼭 닮은 장기를 만들어 의과대학 학생들의 해부학 실습이나 환자의 수술 계획 및 연습에 활용할 수 있을 것이다. 또한 바이오 공장기 기술로 질병 모델xxxvi.을 만들면 실험용 세포나 실험동물을 이용했을 때보다 효과적일 것으로 예상된다. 장기의 특성이나 질병에 대한 보다 실질적인 데이터를 확보할 수 있어 생물학적 이해도 증진에도 크게 기여할 것이다. 세포 기반 인공장기 기술에서 파생돼 개발 중인 오가노이드는 인간의 실제 장기와 매우 흡사한 생리 작용을 흉내낼 수 있는 ‘미니 장기’이다. 오가노이드를 신약이나 화장품의 효능과 안전성 검증에 활용하면 기존의 생체 실험을 대체할 수 있어 최근 많은 관심을 받고 있다. 현재 신약의 효능과 안전성 검사를 위해서는 생쥐 등 동물을 이용한 실험을 거치는데, 여기에는 실험동물의 고통과 희생이 요구돼 동물보호 차원에서 윤리적 논란이 발생한다. 또 아무리 사람과 비슷한 동물을 대상으로 실험하더라도 인간에게 적용했을 때와 다른 결과를 얻는 경우가 많다는 문제점도 가지고 있다. 바이오 인공장기 기술은 대표적인 융합기술이기 때문에 기술 개발 과정에서 다양한 분야의 전문 인력의 교류와 협력이 필수적이다. 여러 기술이 상호보완적으로 융합됨에 따라 과학기술 연구개발에 새로운 패러다임이 등장할 수 있을 것으로 기대된다. 융합된 기술은 이종장기나 줄기세포, 3D 프린팅 등 바이오 인공장기 개발 연구에서 뿐만 아니라 세포 및 조직 배양 시설과 같은 생산·공정 산업에까지 골고루 확산되어 응용될 수 있을 것이다. 또한 바이오 인공장기의 개발 과정에서 얻은 세부 기술은 센서나 로봇 등 타 기술 분야의 요소 기술에도 활용될 수 있을 것이다. 예를 들어 인공눈이나 귀, 코 등의 장기를 개발하는 과정에서 얻게 된 시각이나 청각, 촉각, 미각 등의 감각 기관 모사 기술은 특정한 화학약품이나 특정 신호를 검출하는 센서를 개발하는 데 쓰일 수 있다. 예를 들어 지난 2017년 3월 부산대학교에서는 세포가 호흡할 때 나오는 물질을 분석할 수 있는 인공코를 개발했고, 이를 이용해 식품 원산지나 환경 호르몬 등을 검출할 수 있는 가능성을 열었다. 바이오 인공장기 개발은 액추에이터 기술을 발전시켜, 로봇 기술 개발과 영향을 주고받으며 계속해서 업그레이드될 수 있을 것이다. 한 예로 최근에는 별도의 동력을 사용하지 않고 사람이 걸을 때의 다리 근육이나 힘줄의 움직임을 모방해 걷기, 달리기 등의 동작에 필요한 에너지를 줄여주는 외골격 로봇이 전 세계적으로 활발히 개발되고 있다. 외골격 로봇은 병사들의 피로도를 줄이기 위한 장치로 먼저 개발됐으나, 최근에는 의료용으로 활용하기 위한 시도가 이뤄지고 있다. 실제로 이스라엘의 리워크 로보틱스(Rewalk Robotics) 사는 하지 마비 환자의 보행을 도와주는 동력식 외골격 시스템 ‘리워크(Rewalk)’를 개발해 판매하고 있다. 이 외에도 바이오 인공장기의 세부 기술을 통해 기존의 치료 기술이 발전할 가능성도 있다. 세포 기반 인공장기 기술을 활용해 굳이 장기이식을 하지 않고도 장기의 손상된 부위의 조직만 대체해 치료하는 새로운 의료 기술이 개발될 수 있을 것이다. 또한 이종장기 개발 과정에서 축적된 면역학적 지식을 통해 동종장기 이식 성공률이 향상됨은 물론 장기 이식 후 관리 면에서도 기술적인 발전을 크게 이룰 수 있을 것으로 기대된다. 세계가 앞 다투며 관련 기술을 개발하는 가운데 우리나라의 바이오 인공장기 기술은 현재 어느 수준까지 와 있는지 살펴보자. 2016년 미래창조과학부와 한국과학기술평가원이 수행한 기술수준 평가에 따르면, 이종장기와 세포 기반 인공장기 기술을 선도하고 있는 나라는 미국으로 나타났다. EU, 일본, 한국, 중국 등이 그 뒤를 따르고 있으며, 우리나라의 기술 수준은 미국의 70.4% 수준으로, 기술 격차는 4.0년 정도인 것으로 조사됐다. 해당 연구에서는 “바이오 인공장기 개발 기술”이라는 기술명으로 평가가 진행되었으며, 이식 가능한 이종장기 개발 기술, 역분화 줄기세포를 이용한 바이오 장기 개발 기술, 세포영양인자 등 생체활성물질 및 면역조절 치료제를 이용한 환자 맞춤형 조직 및 장기 복원 기술, 바이오 인공장기의 인체내 생착 유도 기술 등이 세부기술로 포함되었다