미지의 세계를 탐구하는 과학자. 일본의 대학과 연구소에서 밤낮으로 힘쓰는 동포도 적지 않다. 의학과 물리, 건축, 기계공학 등 전문분야에서 활약하는 동포를 시리즈로 소개한다.

인공뼈로 재생에 도전

최근 만능세포로 불리는 IPS세포 등 재생의료에 대한 관심이 높아지고 있는 가운데 의료용 재료로 하이드로젤에 주목이 쏠리고 있다.

획기적인 신개발

젤이란, 고체와 액체의 중간 형태인 물질로 유연성과 탄력성을 가진다. 몸 자체가 젤로 구성되어 있다. 수분을 흡수하기 쉽고, 함수율이 높은 것이 하이드로젤이다. 예를 들어 식품으로는 두부와 우뭇가사리, 생선국물이 있어 콘택렌즈와 기저귀 등 의료의 위생분야에서도 사용되고 있다.

수중에 넣어 팽창도 형태가 변형되지도 않는 고강도의 하이드로젤 '비팽창 하이드로젤'을 세계에서 처음으로 개발했다고 지난달 말에 발표하여 주목됐다.

"2008년에 첫 디자인을 하고나서 개량을 거듭하는데 6년 걸렸다. 생체환경 하에서 수축되는 특수한 고분자를 도입함으로써 하이드로젤의 변형을 제어할 수 있었다. 고분자의 설계원리를 찾아냄으로써 재생의료/조직공학에 있어서 세포의 발판 소재로 활용할 수 있다"고 전망한다.

고령화사회의 도래와 함께 뼈와 장기에 문제를 안고 있는 사람들이 급증하고 있다. 이를 위해 장기이식과 인공장기의 연구에 눈을 돌리고 있긴 하지만 기증자 부족 등이 원인으로 생각처럼 되지 않고 있다.

"세포에 의한 재생은 비용이 들고, 암이 될 가능성도 있다. 그래서 발판소재로 뼈의 재생을 목표로 했다. 뼈에 관해서는 성분의 70% 가까이를 인산칼슘이 차지하고, 세포의 중량은 그다지 크지 않다. 그래서 시그널인자와 발판소재로부터 뼈의 재생을 연구하고자 했다"

시그널인자란, 세포에 작용하여 세포의 기능을 조절하는 역할을 하는 것. 미국 유학중에 뼈의 성장을 촉진하는 시그널인자의 연구를 했던 관계로 그 성과를 응용할 수 있다고 생각, 이번 개발로 이어졌다.

재생의료의 발판소재로 사용할 수 없느냐는 문의가 잇따르고 있다. "부드러운 조직 대용 및 약을 투입할 때의 드럭 딜리버리 등 기반기술이라 응용범위가 넓다"

실학 지향하는 의사로

어린 시절부터 그림 그리기를 좋아했지만 고등학생 때 "실학을 중요시하고 사회에서 도움이 되는 의사가 되거라"라는 양친의 권유로 화가의 길을 포기했다. 전문분야로 내분비(호르몬)에 흥미를 느꼈다. "회화를 좋아해서인지 인체의 모습을 결정하는 뼈, 칼슘대사에 매료됐다". 나아가 내분비 연구를 심화시키고자 하버드대학 의학부에 유학. 헨리 크로넨버그 교수에게 사사하여 세포의 기능을 조절하는 시그널인자를 연구했다. 이를 임상에 활용하겠다며 6년 후 일본으로 돌아왔다.

뼈에 변형이 생긴 경우, 건강한 뼈를 깎는 것은 환자에게 부담이 크다. 모골(남겨진 뼈)과 인공뼈를 딱 맞추는 일이 과제였다. "뼈의 성분과 같은 인산칼슘 가루를 이용함으로써 거부반응이 일어나기 어렵고 생체 적합·안전성을 높일 수 있었다"

뼈가 어떻게 만들어지는가. 그 구조 뿐만 아니라 뼈 자체를 만들 수 없을지를 계속해서 연구해 왔다. '뼈박사'라 불리는 이유다.

앞으로도 "뼈와 연골, 추간판 등 인공의 조직과 장기 만들기에 힘쓰며 미지의 의료기기를 제안해 나가겠다"며 의욕이 왕성하다. 한국의 연세대학에 초청되어 강의한 적도 있다.

(2014-03-12 민단 신문)