장기이식에서 장애가 되는 것은 기증자의 유무뿐만 아니라, "기증자로부터 장기를 적출한 후 이식까지의 시간"에도 제한이 있기 때문에, 모처럼 기증자를 발견해도 환자가 입원해 있는 병원까지의 거리가 너무 멀어서 이식할 수 없거나, 사후 장기기증을 표명했던 기증자의 장기가 아무에게도 이식되지 않아 낭비될 수 있다는 것. 이러한 문제를 해결하는 "초저온으로 보존한 장기 이식"에 쥐를 이용한 동물실험이지만, 세계 최초로 성공한 것이 학술지 Nature Communications에 보고되었다.
세계 각지에서 많은 환자가 기증자로부터 장기 기증을 기다리고 있지만, 이용 가능한 장기의 수는 이식을 기다리는 환자의 수에 비해 부족하여, 기증받지 못한 사람도 많은데, 장기이식을 막고 있는 것은, 기증자 부족뿐만 아니라, 장기 공급망도 이식의 걸림돌이 되고 있다는 것.
환자에게 이식되는 장기는 사망하거나 뇌사 판정을 받은 기증자로부터 적출되지만, 적출 후 장기는 언제까지나 보존해 둘 수 있는 것은 아니고, 장기이식 네트워크에 따르면, 장기 적출부터 혈류 재개까지의 허용 시간(허혈 허용 시간)은 심장에서 4시간, 폐에서 8시간, 간이나 소장에서 12시간, 췌장이나 신장에서 24시간이라고 하며, 장기이식은 시간과의 싸움이라고 할 수 있다.
기증자로부터 적출된 장기를 이식 수술이 이루어지는 병원으로 옮길 때, 정체나 예정 밖의 지연이 발생하면 장기를 사용할 수 없게 되어 버릴 가능성도 있다. 따라서 수송에 항공기나 헬리콥터 등이 이용되기도 하지만, 의료용 장기의 긴급 항공 수송은 위험을 수반하는 것이며, 장기 수송 중 사망 위험은 일반 상용편의 1000배에 이른다는 추정도 있다.
또한, 기증자가 사망한 것으로 확인된 후, 서둘러 이식수술을 하는 경우, 환자나 의료진이 적절한 심신의 준비를 할 수 있는 것은 아니다. 전직 간호사이자 미국 장기조달조직 라이프소스의 최고운영책임자(COO)인 줄리 케밍크 씨는, "이식수술은 모든 것이 시급합니다", "우리는 시간에 쫓기고 있다고 느끼고 있습니다. 마치 48시간 만에 결혼식을 계획하는 것과 같습니다"라고 말하고, 이식을 위해 제공된 신장의 약 20%가, 시간 내에 환자에게 전달되지 않아 사용할 수 없다고 한다.
장기이식과 관련된 문제를 해결하는 하나의 수단이 "장기를 냉동하여 장기간 보존할 수 있도록 하는 것"인데, 이전부터 동결보호물질을 이용해 세포의 빙정 결성을 저해하면서 장기를 고속 냉각시켜 유리와 같은 상태를 유지하는 "유리화"라는 기법은 존재했지만, 얼음이나 균열로 인한 손상을 일으키지 않고 장기를 해동하여, 이식에 이용하는 방법은 발견되지 않았었다.
그래서 미네소타 대학 연구팀은, 유리화 시 주입되는 동결보호액에 포함된 산화철 나노입자를 전자파로 활성화해, 유리화된 장기 전체를 균일하게 해동하는 "나노 워밍"이라고 불리는 과정을 개발. 장기 전체에 분산된 나노입자를 표적으로 함으로써, 장기 전체를 균일하게 따뜻하게 하는 것이 가능하며, 사용된 산화철 나노입자는 데운 후 씻어낼 수 있다고 한다.
이 과정의 유효성을 알아보기 위해, 연구팀은 생쥐의 신장을 100일 동안 유리화한 상태로 저온 저장했다가, 나노워밍 프로세스로 재가열해 다른 생쥐에게 이식하는 실험을 진행했는데, 5마리의 생쥐에게 이식된 신장은 시간이 걸렸지만, 점차 기능을 되찾아 30일 이내에 완전히 기능이 회복됐다고 연구팀은 보고.
해동 후 이식된 콩팥은, 신선한 콩팥을 이식했을 때는 몇 분 만에 시작하는 소변 생성에 45분이 걸렸고, 수술 후 며칠간 노폐물인 크레아티닌을 제거하는 것이 더뎠다는 것. 논문의 공저자이자 미네소타대 외과의사인 에릭 핑거 씨는, "이식한 신장은 기능했지만, 완전하지는 않았습니다. 처음 2~3주 동안은 기능이 완전하지 않았지만, 3주 후에는 회복되었습니다. 한 달 뒤면 신선한 장기 이식과 전혀 구분할 수 없을 정도로 완전히 기능했습니다."
이번 연구는 어디까지나 생쥐를 이용한 동물실험이었으며, 생쥐가 수술 후 얼마나 오래 살았는지도 측정되지 않았다. 또한, 이번 실험에서는 건강한 쥐가 이용되었기 때문에, 기증자와 환자가 건강상의 문제를 안고 있는 현실 시나리오와는 부합하지 않는 점도 지적되고 있다.
또, 동물실험부터 인간을 대상으로 한 임상시험까지는 먼 길로, "그대로라도 이식 가능한 장기를 유리화해도 되는지", "환자는 흔쾌히 협조해 줄 것인가", "의사가 이식수술을 주저하지 않을까" 등 여러 장벽을 넘어야 하지만, .그럼에도 이번 연구결과는 매우 유망하며, 연구팀은 앞으로 6개월 안에 생쥐보다 큰 돼지를 대상으로 한 동물실험을 할 예정이라고 한다.
만약, 기증자로부터 적출한 장기를 장기간 보존하는 것이 가능해지면, 원격지에 살고 있는 환자가 이식받을 충분한 시간적 유예를 얻을 수 있는데다 시간적 제약으로 이식하지 못하는 장기도 줄일 수 있다. 미국 정부와 계약해 국내 이식 시스템을 감독하고 있는 비영리단체 Organ Sharing의 최고 의료 책임자인 데이비드 크라센 씨는, "영향은 절대적일 것입니다. 장기이식 방정식에서 시간을 빼내면, 사태는 갑자기 극적으로 변화합니다"라고 말하고 있다.
