인공장기

인공장기란?

인공 장기는 종종 생명 공학의 성배로 묘사되며, 이는 의학, 생명 과학 및 공학의 교차점에 있는 중요한 연구 분야입니다. 인공 장기의 중요성과 긴급한 필요성은 오랫동안 이해되어 왔습니다. 수세기 전으로 거슬러 올라가는 의학 텍스트에는 공상적이고 비실용적인 디자인을 설명하는 아이디어가 포함되어 있습니다. 인공 장기 설계의 첫 번째 진정한 돌파구는 1982 년 인간에게 성공적으로 이식된 최초의 완전한 기능을 갖춘 인공 심장 인 Jarvik-7과 함께 이루어졌습니다. 의학 연구원 인 Robert Jarvik과 발명가 Willem Kolff는 Jarvik-7의 디자인으로 인정받고 있습니다. 콜프는 최초의 인공 신장과 심폐 기계를 포함하여 몇 가지 다른 혁신을 이뤘으며, 수혈 절차의 열렬한 지지자로 알려져 있습니다. 이러한 혁신과 이데올로기에서 그는 인공 장기의 아버지로 간주됩니다. 오늘날 이식의 놀라운 발전에도 불구하고 인공 장기의 중요성은 줄어들지 않았습니다. 긴 대기자 명단과 대기 기간으로 인해 장기 이식에 대한 효과적이고 즉각적인 대안이 필요합니다. 장기 기증 네트워크를 관리하는 미국 기반 비영리 단체인 장기 공유 연합 네트워크는 120,000명 이상의 생명을 구하는 장기 대기자 명단에 올라 있는 것으로 추정합니다. 장래의 신장 수혜자는 평균 3.6 년을 기다려야 하며 매일 장기를 기다리는 최소 20 명이 사망합니다. 실패한 것을 대체할 수 있는 기성품 심장에 대한 생각은 유혹적인 제안이며 몇몇 회사가 깨뜨린 제안입니다. 그중 주목할만한 것은 텍사스 휴스턴의 BiVACOR입니다. BiVACOR의 이름을 딴 TAH장치는 이식 자격이 없는 말기 심부전 환자가 사용할 수 있는 옵션입니다. 또 다른 중요한 회사인 SynCardia Systems는 말기 양심실 심부전을 앓고 있는 환자를 위해 심장 기능을 대신할 수 있는 이식형 시스템인 임시 TAH 장치를 개발했습니다. 이 장치는 기증자 심장 이식의 다리로만 사용되며 미국 식품의약국과 유럽 연합 및 캐나다 규제 위원회에서 승인한 유일한 장치입니다. 3D 프린팅과 조직 공학의 출현으로 말 그대로 살과 피로 인공 펌프를 시각화하는 심장 역할을 할 수 있는 전기 기계 펌프를 넘어 생각할 수 있습니다. 경쟁은 호르몬 분비, 혈관 구조 육성, 개인이 성장함에 따라 성장 및 모델링과 같은 신체적, 생리적 기능의 기관을 모방하는 기능적 조직 기반 인공 기관을 개발하기 위해 진행 중입니다. 피츠버그 대학의 맥고완 재생 의학 연구소의 교수 겸 부국장 인 스티븐 바딜락은 이식에 적합한 기능성 간을 연구하고 있습니다. Badylak의 접근 방식은 환자의 줄기 세포를 채취하여 특별히 설계된 3D 스캐폴드에서 배양하는 것입니다. 희망은 이러한 세포가 적절한 성장 영양소가 공급될 때 기능적 기관으로 발전하는 것입니다. 세포가 환자 자신에게서 회수되기 때문에 장기 거부 및 면역 반응의 문제를 우회합니다. 완전한 기능을 갖춘 치수 일치 장기 생산의 지연은 장기 이식 시장을 실망시킬 것이지만 여전히 응원할 가치가 있는 소식입니다. 사실, 전체 제약 산업은 실제 인간 조직과 유사한 조직을 숨을 죽이고 기다립니다. 이러한 유사체는 약물 검사에 매우 중요합니다. 샌디에이고에 본사를 둔 Organovo는 의학 연구용 조직의 3D 바이오프린팅을 상용화하는 데 앞장서 왔습니다. 이 회사는 연구 파트너가 사용할 수 있도록 간, 폐, 심장 및 신장 조직 패치를 성공적으로 인쇄했습니다. 이 회사의 인간 간 및 신장 조직의 ExVive 라인은 독성 연구 및 기타 전 임상 약물 테스트에 사용됩니다. 이러한 인공 장기의 적용은 약물 개발 프로세스를 가속화하고 비용을 절감하며 동물 및 임상 시험의 필요성을 줄일 수 있는 엄청난 잠재력을 가지고 있습니다. 실제로 글로벌 화장품 회사인 로레알은 욕을 많이 먹는 동물 실험을 줄이기 위해 오가노보에서 3D 프린팅 된 인간 피부 조직을 공급합니다. 로레알은 이미 수술 환자가 기증한 피부 세포를 배양하여 개발한 조직 공학 피부 제품인 에피스킨에 대한 특허를 보유하고 있습니다. Organovo와의 파트너십을 통해 L'Oreal은 요구 사항에 따라 보다 쉽게 인쇄할 수 있습니다. 피부는 인체에서 가장 큰 기관이며 매우 복잡한 기관입니다. 피부를 재현하는 것은 인공 재료에 촉각, 압력 및 온도의 감각을 부여하는 것과 관련이 있습니다. 그러한 인공 피부는 의심할 여지없이 화상을 입은 환자와 광범위한 수술을 받는 환자에게 큰 가치가 있을 것입니다. 그러나 현재 공상 과학 영화의 연료가 된 응용 프로그램은 곧 현실이 될 수 있습니다 : 로봇에 감각 입력을 제공합니다. 유럽 연구위원회가 자금을 지원하고 오스트리아 그라츠 공과 대학의 연구원들이 실행 한 프로젝트인 SmartCore는 다양한 자극에 반응하는 물질을 만드는 것을 목표로 합니다. 이를 달성하기 위해 팀은 감도가 인간 피부의 감도를 훨씬 능가하는 나노 센서 어레이가 늘어선 새로운 소재를 개발했습니다. 아직 초기 단계이지만 팀은 습도와 온도에 노출되면 팽창하고 압력이 가해질 때 전류를 생성하는 압전 쉘에 싸인 폴리머인 "스마트" 코어를 설계하고 있습니다. 이 코어는 자극을 받아 로봇 시스템으로 전달합니다. 이 팀은 2019 년까지 프로토 타입을 전시하는 것을 목표로 하고 있으며, 그 후에 특정 응용 프로그램을 탐색할 것입니다. 프로스트 앤 설리번은 인공 장기가 앞으로 나아갈 길은 열정적인 연구자, 자금 지원 기관 및 협력 생태계에 의해 포장될 것이라고 믿습니다. 그러나 장기적인 임상 데이터의 부족으로 인해 윤리적 문제, 규제 요구 사항, 장치 비용 및 안전 문제의 형태로 장애물도 있습니다. 답은 여전히 수익성 있는 목적지로 이어질 수 있는 우회로일 것입니다. 의료 및 미용 연구를 위한 인공 피부 조직의 사용이 그 예입니다. 마찬가지로, 인간 배아를 임신하기 위한 인공 자궁은 어려운 일이 될 것이며 수많은 윤리적, 도덕적, 법적 문제를 발굴할 것입니다. 그러나 당분간 수용 가능한 방법은 자궁을 사용하여 생명을 구하고 매년 태어나는 수백만 명의 조산아의 건강을 개선하는 것입니다.