‘심장→신장’도 美서 이종장기 이식 성공...옵티팜 임상개발 현주소는

[이데일리 김진호 기자] 미국에서 돼지의 인공심장에 이어 인공신장을 사람에게 이식하는 수술이 새롭게 진행됐다. 이와 함꼐 이종장기이식을 위해 면역 거부반응을 최소화한 형질전환돼지를 생산할 기술력을 갖춘 기업이 재주목받고 있다. 글로벌 기업으로는 리비비코와 이제네시스, 유나이티드 테라퓨틱스 코퍼레이션(유나이티드)가 대표적이다. 국내에선 옵티팜(153710)이 10가지 유전자를 변형한 형질전환돼지 생산 기술을 확보해, 인공 췌도와 인공 신장 이식을 시도하기 위한 영장류 실험을 진행하고 있다.

기계식 심장 펌프와 유전자 편집 돼지 신장 이식 수술을 모두 받은 미국 여성 리사 피사노가 22일(현지시간) 의료진과 함께 반려견 사진을 보고 있다. 제공=AP 연합뉴스)

7일 제약바이오업계에 따르면 미국에서 이종장기 이식을 앞당길 시도가 꾸준하게 이어지고 있다. 지난 2022년 돼지의 심장을 사람에게 이식했고, 지난 4월에는 이종 신장이식 수술이 성공적으로 진행됐다.

미국 메릴랜드대 연구진이 2022년 1월 세계 최초로 형질전환돼지의 심장을 50대 남성 환자에게 이식했다. 이 환자는 수술 후 2개월 뒤 사망했지만, 이식한 심장이 아닌 면역 거부를 위해 투약한 약물로 인한 심정지라는 결론이 내려진 바 있다.

이어 지난 4월 중순경 뉴욕대 의대 연구진이 50대 여성 신부전 환자에게 형질전환돼지의 신장을 이식했고, 현재 상태가 호전되고 있는 것으로 확인됐다. 이 50대 여성은 지난 2021년에 첫 이식수술 이후 두 번째로 돼지의 신장을 이식받은 환자로 이름을 올렸다.

학계에 따르면 동종장기이식 받은 환자의 2년 생존율은 70%, 5년 생존률은 40~50% 수준다. 특히 사람의 신장이식을 받은 환자의 5년 생존률은 90%에 육박한다. 반면 이종장기이식기술은 영장류까지는 효과가 점차 입증되고 있지만, 아직 임상에 적용한 경우는 매우 드물다. 이런 상황에서 미국 내에서 선제적으로 이종장기이식에 대한 동정적 사용승인을 통해 임상연구 선례가 축적되고 있는 셈이다.

이에 따라 유전자 교정(편집) 도구를 활용해 면역거부반응을 최소화하는 형질전환돼지의 생산 기술이 재주목받고 있다. 대표적인 기업이 미국 리비비코어, 이제네시스, 유나이티드 등이 꼽힌다. 앞서 언급한 2022년 이종심장이식 수술에는 리비비코어의 형질전환돼지가 쓰였으며, 지난달 수행된 이종신장이식에는 유나이티드가 생산한 형질전환돼지가 활용된 것으로 알려졌다.

각 사에 따르면 리비비코어의 경우 체내에서 면역거부반응을 일으킬 돼지의 심장세포 유전자 중 3개를 비활성화하고, 인간의 면역작용을 상쇄시키는 유전자 6개를 추가해 총 9종의 유전자를 교정한 형질전환돼지 제작 기술을 보유한 것으로 알려졌다.

또 펜실베니아대 연구진이 창업한 이제네시스는 지난해 12월 뇌사 상태의 환자의 정맥을 돼지 간이 올려진 냉장고 크기의 기계와 연결해 3일간 혈액을 돼지 간을 통해 순환시키는 실험을 성공적으로 수행한 연구결과를 내놓기도 했다. 급성 간부전 환자의 생명을 연장시킬 기술을 실험한 것이다. 이제네시스는 세 차례에 걸쳐 69개의 유전자를 교정한 형질전환돼지를 생산하는 기술을 보유하고 있고 발표하기도 했다.

이종장기이식 기술개발 업계 한 관계자는 “리비비코어가 69개 유전자를 교정했다고 하는데, 신체 각 부위에서 돼지의 장기이식 시 바이러스 감염 위험을 높이는 한 개의 유전자에 대한 아형 63개를 여러 번에 걸쳐 교정한 것이다”며 “사실상 이 63개는 유전자형 하나를 고친 것으로 볼 수도 있다. 결국 글로벌 기업들이 가진 형질전환돼지는 10개 안팎의 유전자를 고치는 수준이라고 보면 된다”고 꼬집었다.

이와 달리 이번 신장이식에 쓰인 형질전환돼지를 제공한 유나이티드는 단일 유전자 편집기술을 확보한 것으로 확인됐다. 회사는 사람에서 면역거부반응을 일으키는 알파갈 유전자를 억제시킨 돼지를 개발해 2020년 임상 승인을 받은 것으로 알려졌다. 이 돼지가 지난달 뉴욕대에서 수행한 이종신장 이식에 쓰인 것으로 전해진다.

(제공=옵티팜)

국내 기업 중 이종장기이식 전문 기업 옵티팜이 형질전환돼지를 통한 임상개발에 열을 올리고 있다.

최근 옵티팜은 5개 유전자를 교정한 형질전환돼지의 신장을 영장류에 이식해 221일 동안 생존시키는 데 성공했다고 밝혔다. 이종심장이나 이종신장의 임상 진입을 위한 기본 생존기간(180일)을 넘긴 것이다.

또 옵티팜은 4개의 형질을 전환한 돼지의 췌도를 사람에게 이식하기 위한 비임상을 수행중이다. 이를 바탕으로 회사는 형질전환돼지의 췌도 이식 관련 임상시험계획(IND)을 내년 중 식품의약품안전처에 제출하는 것을 목표로 하고 있다.

옵티팜 관계자는 “10개 유전자를 변형한 형질전환돼지를 생산할 수 있는 기술력을 보유하고 있지만 정식 비임상에 진입한 것은 아니다”며 “이종 췌도 이식만 비임상 프로토콜을 확립해 진행되고 있으며, 현재 가장 빠른 단계에 오른 상황이다”고 설명했다.

그는 이어 “각 장기마다 교정하는 유전자의 수는 차이가 있다”며 “형질전환돼지의 췌도와 신장, 혈액 등 세 가지 분야에서 이종이식하기 위한 임상 절차를 적극적으로 밟아나갈 계획이다”고 말했다.