인류는 인공 심장의 꿈에 얼마나 가까워졌을까?

인류는 인공 심장의 꿈에 얼마나 가까워졌을까?

 

 

 

인공 심장 연구 어디까지 왔을까?

매우 단순하지만 매우 중요한 기관, 심장

 

 

심장은 4개의 ‘방’으로 구성된 ‘펌프’와 몇 개의 ‘밸브·튜브·정교한 배선’ 등으로 구성되어 있는, 기능적으로만 보면 사실 매우 단순한 기관이다. 하지만 가장 핵심이 되는 중심 펌프가 더 이상 정상적으로 작동하지 않으면 신체 내 모든 기관이 마비되기 시작한다. ‘중증 심부전’은 펌프가 너무 약해져 더 이상 효과적으로 혈액을 체내로 이동시키지 못하는 경우에 발생한다. 이러한 환자는 휴식 중에도 극심한 숨 가쁨을 느끼며 장기에 혈액이 충분히 공급되지 않아 산소와 영양분이 부족해진다.

심장의 일부만 손상되었거나 완전히 손상되지는 않은 환자의 경우 체내에는 심장의 일부를 지탱해 줄 수 있는 시스템이 있다. 하지만 심장 전체가 완전히 손상된 환자는 새로운 심장이 필요하다.

 

 

 

 

부족한 심장의 공급, 인공 심장만이 유일한 해결책

 

하지만 전 세계적으로 기증자를 통한 심장 공급은 매우 부족한 실정이다. 나라별로 처한 상황도 매우 다르다. 단적인 예로 독일에서는 공급 상황도 좋지 않지만, 장기기증에 대한 적극적인 동의가 필요하기 때문에 상황이 더 어려워진다. 이에 각국 의료진들은 긴급 대안을 모색하고 있는 실정이다.

심장 전문의들과 심장외과의사들은 60년 이상 인공 심장을 만들기 위해 노력해 왔다. 1982년, 마침내 미국에서 최초로 완전하고 영구적인 심장이 환자에게 이식되었다. 하지만 아쉽게도 이 인공 심장은 기본적인 기능만 갖추고 있었으며, 환자의 특정 상황에 맞춰져 있지 않았던 심장이었다. 이 때문에 환자의 필요에 맞게 조정된 인공 심장의 필요성은 나날이 강조되고 있다.

 

 

 

카르마트 심장의 탄생

 

심장 판막 전문가인 프랑스 심장 전문의 알랭 카르펜티에(Alain Carpentier)는 인공 심장을 개발했다. 그는 돼지 연골과 같은 생물학적 재료를 도입하였고 최근 몇 년간 이식된 50개의 인공 심장에서 생물학적 물질을 심장 전체로 확장하고 있다. 그는 인공 심장 내 정교한 센서와 같은 다른 부위들도 조정했다. 이 결과 이식받는 사람의 신체 활동에 적응할 수 있는 인공심장 ‘카르마트 심장(Carmat heart)’이 탄생했다. 환자들이 단순히 누워만 있는 것이 아니라 앉고, 걷고, 뛰고, 춤추는 등 기본적인 모든 것을 할 수 있는 심장이다.

카르마트 심장의 첫 번째 수혜자는 심각한 심장 질환을 앓고 있는 76세 남성이었다. 그는 인공심장을 통해서 74일을 더 살았다.

 

 

인공 심장을 개발한 회사 Carmat의 대표인 스테판 피아트(Stephane Piat)는 최근 몇 년 동안 인공 심장의 표면 재질, 소프트웨어 및 펌프 등에 많은 다른 조정이 이루어졌다고 설명한다.

현재 약 50개의 인공 심장이 환자에게 이식되었으며, 그중 약 15명의 환자들은 여전히 카르마트 심장을 가지고 있고 나머지 환자들은 사망했다. 회사에 따르면 이식 환자의 약 절반이 수술 후 6개월 이내에 사망했는데, 중요한 점은 이 사람들이 이식받은 카르마트 심장으로 인해 사망한 것이 아니라는 점이다. 사망의 원인은 인공 심장을 이식받은 환자들이 이미 중증이었기 때문으로 파악된다.

또한 14명의 환자는 기증자의 심장을 이식받기 전 임시 해결책으로 카르마트 심장을 이식받았다. 이처럼 증상이 덜 심각한 심장 질환 환자의 경우 기증 장기를 찾기 전까지 간단한 대체 지원 시스템으로 인공심장의 도움을 받을 수도 있다.

 

 

 

 

매우 복잡한 카르마트 심장

 

카르마트 심장은 복잡한 기술의 복합체이다. 예를 들면 위 심장은 약 250개의 부품으로 구성되어 있다. 하지만 첨단 기술도 때로는 사소한 문제를 포함하여 여러 문제를 일으킬 수 있다. 베를린 샤리테 병원 독일 심장 센터 에브게니 포타포프는 인공 심장의 “모든 부품은 고장날 수도 있다”고 경고한다.

또한 카르마트 심장은 매우 크다. 따라서 흉곽이 작은 사람이나 여성은 위 심장을 이식할 수 없는 경우가 있다. 이 때문에 다른 인공 심장에 비해 카르마트 심장은 훨씬 더 민감하고 취약한 부분이 존재한다. 심장 한 개당 비용이 약 3억 정도로 결코 저렴한 가격은 아니다.

 

 

 

인공 심장은 일시적인 해결책일 뿐이다?

 

인공 심장 개발 회사의 대표 피아트 조차도 환자가 얼마나 장기적으로 카르마트 심장으로 살아갈 수 있을지 장담할 수는 없다고 설명한다. 하지만 분명한 점은 이 인공 심장의 발전을 통해서 환자들의 치료 방향을 장기적으로 계획해 나갈 수 있다는 점이다. 한편, 지금까지 카르마트 심장은 유럽 시장에서 임시 해결책으로만 승인되어 사용되고 있다. 아쉽게도 2021년 말, 이 회사는 품질 문제로 인해 1년 동안 제품을 시장에서 철수해야 했던 적도 있었다. 포타포프는 위 인공심장의 크기가 절반 정도이면서 이에 따른 기술적인 문제만 없었다면 자신의 환자들에게 즉시 사용했을 것이라고 강조한다.

반면 위 심장의 개발과 성능 향상을 연구하는 연구원들은 유전자 변형 돼지 심장 관련 조직을 위 인공 심장 실험에 적용시키고 있다. 과연 카르마트 심장은 인류의 오랜 숙원을 해결할 수 있을까?

 

 

김민재 리포터

minjae.gaspar.kim@gmail.com

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