미국의 의사들이 방광 질환을 지닌 환자들에게 실험실에서 만든 방광을 성공적으로 이식했습니다. 이 방광은 특별한 형태의 틀 안에서 환자 자신의 방광 세포를 이용해 만든 것으로 의사들은 이 기술을 다른 복잡한 내부장기를 치료 혹은 교체하는데 사용하게 되기 바라고 있습니다.
노스캐롤라이나 소재 웨이크포리스트 대학의 안토니 아탈라 박사와 그의 동료들이 개발한 새 방광의 첫 수혜자는 4살에서 19살 사이의 청소년 7명입니다.
아탈라씨는 몸 밖에서 만들어 몸 안에 이식하는 복잡한 일을 실제로 했다는 점에서 이번 일은 자신과 그의 팀에 의해 처음 이뤄졌다고 말합니다.
아탈라씨가 치료한 청소년 환자들은 선천적 방광 질환으로 장기 내부에 부자연스럽게 높은 압력이 있었습니다. 이는 방광을 통과하는 오줌을 만드는 신장을 훼손시킬 수 있습니다.
전통적인 방광 재건은 통상 소장이나 위 조직을 사용해 왔지만 이 조직은 방광 조직과 달라 합병증을 초래할 수 있습니다. 방광은 수분을 몰아내도록 고안돼 있지만 장이나 위 조직은 수분을 흡수합니다.
아탈라 박사팀은 이에 따라 대체적인 접근방식을 택했습니다. 즉, 7명의 젊은 환자들에게서 방광 조직을 채취해 실험실에서 근육 세포와 방광 세포를 키우는데 사용했습니다. 그리고는 세포를 결합조직의 주 단백질인 콜라겐으로 만든 방광 모양의 틀 안에 켜켜이 자리잡도록 했습니다.
아탈라씨는 이 작업은 마치 여러 층으로 된 빵을 굽는 것처럼 이뤄졌다면서, 방광 모양의 틀에 세포가 완전히 자리잡은 뒤에 이 것을 다시 오븐과 같은 배양실에 넣었다고 말합니다. 그는 환자에게서 작은 조직을 떼어내는 것으로 부터 시작해 7주 후에는 이를 다시 환자에게 이식할 수 있었다고 설명합니다.
아탈라 박사팀은 <랜셋> 잡지에 이렇게 만들어진 방광은 장 조직을 사용하는 재래식 기술에서 흔히 생기는 악영향 없이 5년 간 지속적으로 작동했다고 밝혔습니다. 특히 환자 자신의 세포로 만들어졌기 때문에 면역체계가 다른 기증자로부터 이식한 장기들에서 생기는 거부반응을 보이지 않습니다.
일리노이 비뇨기연구소의 내과의사인 스티브 정씨는 이번 일은 기념비적 성과라면서도 이렇게 만들어진 방광은 장기간에 걸쳐 추가 연구를 통해 첫번째 결과를 확인한 뒤에야 장 조직을 대체할 수 있을 것이라고 지적합니다.
아탈라 박사는 자신의 팀은 다른 내장과 함께 새 방광을 만들기 위한 절차를 연구하고 있다고 말합니다.
아탈라씨는 자신의 팀은 심장근육과 간, 췌장, 신경, 신장, 혈관 등을 생성하는 몇몇 다른 작업을 진행하고 있다고 말합니다.
방광 재건 기술을 시장화하기 위해 설립된 미국의 텐전사는 올해 말에 좀더 큰 규모의 실험을 위해 미국 정부의 승인을 요청할 계획입니다.
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U.S. doctors have successfully implanted bladders grown in the laboratory into patients with bladder disease. These custom bladders grew from the patients' own bladder cells on a specially shaped mold. The surgeons hope to use the technique to repair or replace other complex internal organs.
Seven youths aged four to 19 are the first beneficiaries of new bladders engineered by Dr. Anthony Atala and colleagues at Wake Forest University in North Carolina. "In terms of actually engineering a complex construct that we engineer outside the body and then we implant inside the body, this is really the first time we have been able to do that," he said.
The youthful patients Dr. Atala treated had congenital bladder disease that caused unnaturally high pressures inside the organ. This problem can damage the kidney, which produces the urine passed by the bladder.
Traditional bladder reconstruction usually involves grafts from the small intestine or stomach. But the use of such tissue can cause complications because it is different from bladder tissue. Intestinal or stomach tissue absorbs liquids, while the bladder is designed to excrete them.
Atala's team took an alternative approach. They extracted bladder tissue from the seven young patients, and used it to grow muscle cells and bladder cells in the laboratory. They placed the cells layer by layer on bladder-shaped molds made from collagen, the main protein of connective tissue.
"This is done very much like baking a layer cake, if you will. After the mold is fully seeded, you are putting this into this incubator, which is like the oven. Seven weeks from the time you actually start with the small piece of tissue from the patient, it is ready to be implanted back into the patient," he said.
The Wake Forest University team reports in the journal Lancet that the engineered bladders were durable and functional through five years of follow-up without any off the ill effects associated with the older technique using bowel tissue. Since the organs are made from patients' own cells, their immune systems do not reject them as they might with organs transplanted from other donors.
Atala says his procedure did not replace the complete bladder in each patient, but a part of only the biggest, most bulbous portion of it excluding the neck. "If you can picture a light bulb, we would be replacing only a segment of the round portion," he said.
In a Lancet commentary, physician Steve Chung of the Advanced Urology Institute of Illinois praises the work as a milestone, but says engineered bladders will not replace the grafts of intestinal tissue until further studies with longer follow-up confirm these first results. He foresees the day when the technique could replace cancerous bladders.
Dr. Atala says his laboratory at Wake Forest University is studying the procedures for growing new bladders for possible use with other internal organs. "Currently we are working on several other projects, including regeneration of cardiac muscle, liver, pancreas, nerve, kidney, blood vessels," he said.
A U.S. company formed to market the bladder construction technique, Tengion, plans to apply later this year for U.S. government approval for larger clinical tests.