창의연구단 '상상 초월' 프로젝트
정보처리 무한대 '양자컴'에
기계 마모 없애는 기술도 연구
교통사고로 폐 심장 등 주요 장기를 심각하게 훼손당한 환자가 미리 본을 떠 놓은 자신의 장기를 이식받을 수 있을까. 현재 컴퓨터로는 수천억년이 걸릴 계산을 단 몇 시간 만에 끝낼 꿈의 컴퓨터가 나올 수 있을까. 교육과학기술부가 지원하는 창의연구단은 이처럼 기발한 상상을 현실로 만들기 위한 연구를 진행하는 곳이다. 주요 대학 스타급 과학자(교수)가 이끄는 창의연구단은 국내 최고 권위 과학자인 '국가과학자' 다음으로 많은 수준인 연 6억~8억원의 예산을 최장 9년 동안 지원받는다. 올해 선정된 '2010 창의연구단' 가운데 아이디어가 돋보이는 연구단을 살펴봤다.
◆장기를 제품처럼 찍어내는 상상
조동우 포스텍 기계공학과 교수(쾌속조형 기반 장기프린팅 연구단장)는 '조직재생을 위한 쾌속조형 기반 3차원 세포 프린팅 기술'을 연구하고 있다. 이 기술은 3차원 형틀을 디자인하고 세포를 배양해 이 형틀대로 인공 장기를 만드는 것이다. 연구진은 3차원 세포 프린팅 기술→통합형 전조직체 개발→대(大)체적 복합조직 재생→장기 제조 순으로 이어지는 밑그림을 제시했다.
세포 프린팅 기술은 마치 잉크젯 프린터의 노즐처럼 줄기세포와 세포의 성장인자(세포액 영양분 등)를 3차원 바이오 인공지지체(스캐폴드:scaffold)에서 뿜어내는 것이다. 이것이 잘 배양돼 실제 장기 조직과 유사하게 만들어진 게 조 교수의 아이디어인 '통합형 전조직체'다. 현재 미국 네덜란드 일본 등에서는 3차원 스캐폴드를 이용한 장기 재생 연구를 활발하게 진행하고 있으며,방광 기도 심근 등 비교적 단순한 기관에 대해서는 스캐폴드 기반 조직을 장기 재생에 활용하는 임상 연구를 진행 중이다.
예를 들어 턱뼈가 반 정도 파괴됐다면 뼈 세포 이미지를 3차원으로 복원한 뒤 절단된 부위에 끼워 맞출 수 있는 복합조직을 만들어 몸에 이식하는 것이다. 절단 부위와 인접한 스캐폴드는 체내 효소에 의해 무해한 성분으로 분해돼 없어지고 이 자리는 주변 조직이 자라 채운다. 조 교수는 "아직 갈 길이 먼 얘기지만 조직공학(생명공학 기계공학 재료공학 의약학의 융복합 학문)의 궁극적 지향점이 이번 연구"라며 "20년 후 5000억달러 이상으로 확대될 것으로 예상되는 장기 이식 시장에서 본 연구의 원천기술 선점 효과는 실로 막대할 것"이라고 말했다.
