53. 의료와 무인 비행체(드론) - 의료에서의 드론(Drone)의 역할

의료와 무인 비행체(드론) - 의료에서의 드론(Drone)의 역할

 

↝ DRONE은 생태계에서 꿀벌, 말벌의 수컷, 개미의 수컷을 말하는 것이지만, 무인

비행체(Unmanned aerial vehicle, UAV), 무인 전투기(Unmanned combat aerial vehicle),

또는 일반적으로는 로봇운반체(Robot vehicle)를 일컫는 말이다.

무려 20년 간 지속된 베트남 전쟁터에서 수많은 조종사와 병사 들을 잃은 미국에서는

이것이 嫌戰과 반전사상의 빌미가 되고, 1960년대의 히피문화와 같은 하위문화의 발생도

전쟁의 잔학성과 허무주의와도 관련이 있을 것이다. 어떻든 인명 손실을 최소화하기 위한

수단으로 발달한 것이 무인전투기였으나, 현재도 테러를 막는다든지, 적 지역을 폭격한다든지, 또는 적군 요인 암살용으로 쓴다든지, 등의 핑계로 또 다른 형태로 인명을 살상하는 무기로 사용하게 되었으니 인간의 모랄 헤저드는 어디까지인가?

군사용으로는 우리나라에서도 만들고 있고(한국항공우주), 이북에서도 사용 중이다.

순수 민간용으로도 그 용도가 실로 무궁무진함에도 불구하고 우리는 이제 막 시작단계에

불과하다. 최근 한국경제신문에 ‘삼성전자에서 관심을 갖고 추진 중인 4대 신기술’ 중에

드론을 이용한 광역 인터넷 보급과 나노기술을 이용한 의료 공학 혁신에 대해 특필 되어 있는 것을 읽었다. 평소 이 분야에 흥미가 있던 필자도 큰 기대를 걸어본다.

(2015년 8월 20일자, 한국경제 신문, A 12면)

 

아래에서 의료와 직간접으로 관련 있는 드론의 역할에 대해서 토론해 보고자 한다.

a. 원격지역 의료 클리닉(Remote Area Medical clinic, RAM clinic) 지원 업무;

의약품 전달 이상의, 희망의 전달이라는 의미가 있다. 산간벽지라든지 뿔뿔이 산재해 있는

도서 지역, 또는 쉽게 접근할 수 없는 재해 지역 등에 의약품을 배달하거나 군대의 야전

병원 같은 임시 진료소에 의약품과 필요 장비를 신속하고 정확하게 배달 할 수 있다.(213)

시골의 장마당 터나 초등학교 운동장 등은 드론이 공공 목적으로 활동하기 좋은 환경이다.

b. 넓은 지역에 인터넷망을 공급 ;

Facebook은 이미 Aquila 라는 드론을 만들었다. 이것은 태양전지를 전원으로 하여

날면서 60,000~ 90,000 ft 상공에서 지상으로 레이저를 쏘아 넓은 지역의 사람 들에게

인터넷 이용의 혜택을 주려는 것이다. 이 드론의 날개넓이는 보잉 747보다 넓지만

무게는 소형 자동차에도 미치지 않는 경량의 것이며 최고 90일 까지 떠 있으면서

전 세계에서 아직 인터넷 혜택을 받지 못하는 50억 정도의 지구 사람 들에게 선물을

주려는 것이다. 전 세계를 쉽게 연결하는 인터넷은 의료에도 막대한 혜택을 줄 수 있다.

빅데이터를 이용한 참여 의료는 (수많은 정보를 바탕으로) 의사 결정을 하는데 큰 도움이

될 것이다. 대륙 간의 원격 진료나 로봇수술 등도 쉽게 가능할 것으로 보고 있다.(214)

c. 미래학자 들의 드론 예언 ;

미래학자 들의 연구발표에 의하면 드론의 이용 범위는 군사용을 제외 하더라도 무려

10,000 가지 이상이나 된다고 한다. 위에 언급한 192 가지도 그 중에서 현실에서 이용이

가능한 것 들 만을 간추린 것이고, 필자는 이중에서 의료와 관련된 27 가지만을 우선

소개하려고 한다. (215)

조기 경보 드론

1. 지진 경보망

2. 허리케인 감시 벌떼 모양의 드론(swarms)

3. 토네이도 경보 시스템

4. 우박 방지 장치/대포음 발생장치

5. 눈사태 방지/대포음 발생 장치

6. 홍수 경보 시스템

7. 쓰나미(つなみ) 예보 시스템

8. 삼림 화재 예방 시스템

응급 서비스 드론

9. 미아 찾기 드론 ; 마치 개가 사람을 찾듯, 어린이 냄새로 찾을 수 있음

10, 열 감지 드론 ; 눈사태 구조용

11. 적외선 센서 ; 산불 방지용

12. 해충퇴치 ; 당신을 죽이기 전에 먼저 죽인다

13. 감시 카메라 드론

뉴스 보도

14. 사건/사고 보도; 높은 고도에서의 사고 감시, 보도

15. 시간 경과에 따른 기상 보도 드론

16. 데모 군중의 감시 ; 의미 있는 행동(방화, 폭력, 살인 등)을 하는 사람을 감시

운반용 드론

17. 의사 처방 배달 ; 24 시간, 어느 때, 어느 장소도 불문

18. 장바구니 배달 ; 이미 시행 중

19. 우편, 소포 배달 ; 이미 시행 중

헬스케어 드론

20. 인도주의적 적용 ; 백신 및 기타 중요한 의료 품목을 멀리 있는 개발도상국에 공급

21. 카나리아 드론 ; 광산, 및 기타 의심스러운 공기 오염 환경에서 공기의 질을 검사

22. 체형 모니터링 ; 초소형의 벌떼 드론 들이 개인의 에너지 장 변화를 감시

23. 공중정지 건강 모니터 ; 실시간으로 신체 이동을 추적, 측정, 및 분석

24. 신체 움직임 분석 ; 모든 신체의 움직임에 대한 치료적 감시하고 근력, 효용 등을

분석하여 개선책을 제시

25. 피부 관리 모니터 ; 모든 피부 및 피하 건강을 추적

26. 맹도견(盲導犬) 드론 ; 맹도견을 대치

27. 전염병 감시 드론 ; 전염성 질환을 가진 사람이 접근하려고 할 때마다 경고해 줌

 

참고 문헌

213. Drone to deliver medical supplies to RAM clinic in Wise County

http://hamptonroads.com/2015/07/drone-deliver-medical-supplies-ram-clinic

214. Facebook’s Aquila will bring solar-powered internet to regions not yet

connected. http://www.zmescience.com/tech/facebooks-aquila

215. http://www.futuristspeaker.com/2014/09/192-future-uses-for-flying-drones/

52. 생체인쇄술(Bioprinting)

생체인쇄술(Bioprinting)(212)

 

↝ 3D 인쇄술의 발달은 제조업 분야의 혁신은 물론이고 깜짝 놀랄만한 생체인쇄술의 발달로

이어지고 있다. 이것은 생세포를 층층이 쌓아서 生組織을 인위적으로 조립하는 것이다.

근자에 이루어지고 있는 생체인쇄술은 모두 실험적인 것들이지만, 미래에는 새로운 산업간 수렴(收斂)의 요소로써 또한 실제 의학 분야에서도 혁명적인 변화를 주게 될 것이다.(78)

여러 가지 형태로 건립될 것이다. 모든 생체 프린터는 필요한 곳에 정확하게 자리를 잡도록 전후좌우, 상하로 움직이는 생체인쇄 꼭지로부터 세포 들을 출력하게 될 것이다.

수 시간에 걸쳐 아주 얇은 층으로 하나의 유기물체가 만들어질 것이다. 세포 들을 출력하는

이외에도 대개의 생체프린터 들은 세포들을 扶持하고 보호하기 위한 可溶性 겔을 출력하게 될 것이다.

생체인쇄 개척자들

↝ 이미 여러 개의 실험용 생체프린터가 만들어져 있다. 예를 들어, 2002년에 Makoto Nakamura 교수는 보통 잉크젯 프린터에서 사용하는 잉크 방울 크기가 인간의 세포와 크기가 비슷하다는 사실을 알게 되어 이 기술을 적용하기로 결심하고, 2008년에는 혈관과 유사한 생체 튜브를 출력할 수 있는 실용 생체 프린터를 만들어 내었다. 이윽고, 이식이 가능한 인간 장기를 프린트 할 수 있다는 희망을 갖게 된다.

또 다른 개척자로 Organovo 회사가 있다. Gabor Forgacs는 병아리에서 얻은 세포를 사용하여 기능적인 혈관과 심장조직을 생체 인쇄하는데 가까스로 성공 하였다. 이 과정에는 3개의 인자판(印字板, print head)을 사용하는 原型 생체인쇄에 의존 하였는데 2개의 헤드는 심장과 내피세포를 출력하는 용도이고 나머지 한 개는 골격단백질(骨格蛋白質)로 사용되는 아교질을 출력하는데 배당된 것이었다. 지금은 이 아교질을 생체종이(bio-paper)라고 부르는데 이는 프린트하는 동안 세포 들을 받쳐줄 것이다. 2008년 이후에는 Orgavono는

Invetech라는 회사와 함께 상업용 생체 프린터인 NovoGen MMX을 만들었다.

이 기계는 생체잉크 타원체로 채워지고 하나하나는 수천 수만의 세포 집합체를 가지고 있는 것이다. 이것을 출력하기 위해서는 그 NovoGen은 처음에 수분 바탕의 아교질과 젤라틴 또는 기타 水化젤(hydrogel)로 된 생체종이를 한 겹 내려놓게 된다. 그 후 생체잉크 타원체를 수분

바탕의 물질에 주입하게 된다. 밑의 그림에서와 같이 마지막 물체가 완성될 때 까지 한 겹씩 차례로 쌓아가는 것이다. 놀랍게도 자연(현상에 의해)은 이를 인계받게 되며 잉크 타원체는 천천히 서로 융합한다. 이 과정에서 생체종이는 녹아 없어지거나 다른 방법으로 제거된다.

그렇게 해서 최종적으로 생체 인쇄된 몸체 또는 조직이 남게 되는 것이다.

 

 

이 과정에서 보여주었듯이 어떤 장기의 상세한 부분까지 생체인쇄를 할 필요는 없다. 일단

관련 세포가 해당 인체 장소에 적당히 놓이면 자연(Nature)이 나머지 과업을 완성한다. 생체잉크 타원체 내에 들어있는 세포 들이 인쇄된 이후에는 스스로 재 정렬할 수 있는 능력이 있다는 사실이 밝혀지고, 이는 위의 내용(상세 부분 인쇄 불필요)을 강력하게 뒷받침하는 것이다. 예를 들어, 실험적으로 만들어진 혈관 들이 제 자리에 들어서게 되면 특별한 기술을 추가하지 않더라도, 내피세포는 스스로 혈관 안쪽으로 찾아가고, 평활근 세포는 혈관의 중간 층으로 가며, 또한 섬유모세포는 혈관의 바깥층으로 스스로 이동해 가는 것이다. 더 복잡한 생체 재료에서는 얽히고설킨 모세혈관과 기타 내부 구조들도 자연스럽게 생겨났다. 이 과정 들은 거의 마법처럼 들린다. 그러나 Forgacs 교수의 설명에 의하면 배아 상태의 세포 들이 복잡한 장기로 형태를 바꾸어 가는 방법을 이미 알고 있다는 사실과 다르지 않다. 자연(Nature)은 이 경탄스러운 능력을 수백 만 년 동안이나 진화시켜 오고 있는 것이다. 여하튼 일단 적절한 위치에 자리 잡으면 적절한 세포 형태가 뭘 해야 하는지를 알고 있는 것이다. 몇 가지의 실험에 성공하기는 하였으나 2015년 까지는 인간에게 적용할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 그러나 상품화하여 인간에게 적용하려면 독성 실험을 거쳐야 할 것이며 이렇게 함으로써 생체 인쇄된 간이나 기타 장기 들 모델에 약물 들을 테스트하여 동물 실험의 필요성을 줄일 수 있을 것이다.

머지않아 일단 인간 실험이 완성되면 이렇게 만든 이식편(생체)을 신장 관상동맥바이패스에

사용하게 되고, 조직이나 장기가 필요할 때 마다 광범위하게 개발 될 수 있을 것이다.

Organovo 회사는 첫 인공 인간 장기가 신장(콩팥)이 될 것으로 예상하고 있다. 기능적인 면에서 신장이 가장 간단한 장기 중의 하나이기 때문이다. 더구나 첫 시제품은 진짜 신장과

모양이 똑 같을 필요는 없을 것이고 진짜 복제품일 필요는 없을 것이다. 오히려, 혈액으로 부터의 노폐물을 제거할 수만 있으면 될 것이다.

재생식 골격(단백질) 및 뼈(Regenerative Scaffolds and Bones)

↝ 주문식 인간 장기를 생산할 장기적인 목표로써 Envisiontec Bioplotter를 개발하였다.

Organovo의 NovoGen MMX와 같이 생체잉크 타원체(spheroids)와 섬유소과 수화젤 아교질을 포함한 扶持 밑바닥(골격) 재료를 출력한 것이다. 그 외에도 Envisiontec은 광범위한 생체물질 들도 출력하였다. 이 속에는 인공장기를 부지하고 인공장기를 생성시키도록 돕는데 사용할 수도 있는 생분해성 중합체(polymer)와 세라믹이 포함되어 있고 생체 인쇄된 뼈 대용물로 사용할 수 있을 것이다.

뼈에 대해서 말한다면, 컬럼비아 대학의 Jeremy Mao가 치아와 골격의 수선에 생체인쇄술을

적용시키려는 연구를 진행하고 있다. 이미 쥐 실험에서 앞니 모양을 갖춘 그물망의 삼차원 뼈대가 생인쇄 되어 턱뼈에 이식된 바 있다. 이것은 서로 연결이 되는 작은 채널인데 그 안에

줄기세포를 동원하는 물질이 들어있는 것이 특징이다. 이식한 지 불과 9주 만에 이것은 치주

인대를 재생시켰고 치조(齒槽)골의 신생에 향도잡이가 되었다. 머지않아 인간에게도 적용이

가능할 것으로 기대된다. 이 연구진들은 쥐의 엉덩뼈에도 이 실험을 성공리에 끝냈다.

워싱턴주립대에서도 이와 비슷한 3D 기술을 이용하여 차후 인간의 골격 손상을 수리하는데

있어서 유용할 수도 있는 유사 골격 물질을 개발했다고 한다.

 

제 자리 생체인쇄술( In Situ Bioprinting)

↝ 위에서 언급한 연구 과제 들은 얼마 안 있어서 환자 스스로의 세포를 배양함으로써 실험실에서 생체인쇄가 가능할 것으로 보고 있다. 그러한 발전은 따라서 의학적 혁명에 불을

붙일 것이다. 이미 세포 들을 인체 상에 또는 인체 내부에 직접 출력할 수 있는 기술력을 개발함으로써 앞장서 가려고 시도하고 있기도 하다. 다음 10년 안에 이사 들은 상처를 스캔해서 세포층을 뿌려 줌으로써 신속하게 상처를 치유하게 될 것으로 보고 있다.

이미 Anthony Alata (the Wake Forrest School of Medicine) 등은 피부 printer를 개발했다. 쥐 실험에서 피부 세포와 응고제, 및 아교질을 상처에 뿌려 주었다. 결과는 매우 유망하였다. 대조군이 5~6주 걸리는 것에 비해 단지 2~3 주 만에 상처가 치유 되었던 것이다. 피부 프린팅 프로젝트를 위한 자금은 전장에서 입은 부상 치유를 제자리 생체술로

치유하기를 간절히 바라고 있는 미 육군에서 일부 지원하고 있다. 현재로서는 아직 임상 적용 전단계이지만 돼지를 이용하여 계속 연구 중이고, 인간에게 적용시키는 일은 불과 5년이면

될 것이다.

우리 몸을 수리하기 위하여 제 자리 프린터(즉석프린터)를 사용할 잠재성은 너무나 신나는 일이다. 아마도 수십 년 이내에 로봇 수술 팔에 생체인쇄 프린트헤드를 달아서 세포 수준에서

손상을 수리하고 또한 출구에서 진입점을 수리 할 수 있을 것이다. 그렇더라도 환자 들은

생인쇄된 물질들이 성숙한 생 조직으로 완전히 융합될 때 까지 안정과 회복을 위한 수일간의 기간이 필요하게 될 것이다. 그러나 대개의 환자 들은 엄청 큰 수술에서도 일주일 내로 회복될 수 있을 것으로 본다.

 

미용성형 적용(Cosmetic Applications)

↝ 작동하는 동안에 인체의 작은 구멍을 통해 생체 인쇄(keyhole bioprinters)를 하면서 체내에서 장기를 수리하도록 하는 한편, 또한 즉석 생체 인쇄를 통해 미용성형도 적용 할 수 있을 것이다. 예를 들어, 안면 프린터를 만든다. 이것은 기존의 피부를 증발시키고 동시에

그 부분을 정확한 환자의 사양(仕樣)에 맞춘 새로운 세포로 대치하게 된다.

그리하여 사람들은 인터넷에서 얼굴 형태 스캔한 것을 내려 받아서 스스로에 적용시킬 수 있다. 혹은, 몇 몇의 10대 들은 자기 자신의 얼굴을 스캔해 두었다가 분명한 영원불멸의 젊음을 성취하기 위하여 수년 마다 한 번씩 再三再四 적용할 수 있을 것이다.

당신들의 안면 세포를 레이저 광선으로 천천히 태워 없애고 필요에 따라 다시 프린트해 낸는 발상은 아무라도 참아낼 수 없는 악몽같이 들린다. 그러나, 우리 모두가 알고 있듯이,

오늘날 수많은 사람 들이 미용적으로 질이 훨씬 떨어지는 것을 이루기 위하여 수술 칼 밑으로 기어들고 있다는 사실을 상기하라.

안면 프린터를 이용할 수 있게 되면--운동 같은 귀찮은 작업 없이도 새로운 근육을 인쇄할

수 있는 프린터는커녕-- 시장을 찾을 가능성이 매우 크다.

 

생체 인쇄의 숨어 있는 의미(含意, Bioprinting Implications)

↝ 생체인쇄술이 의학에 적용되기 시작하면, 대치되는 장기는 환자 개개인의 설계명세서 (specification)에 맞추어서 출력이 될 것이다. 인쇄되는 각개의 품목은 환자 본인의 세포를

배양해서 만들어질 것이므로 장기이식에 따른 거부반응의 위험이 상당히 낮아질 것이다.

미세공학(나노기술) 및 유전공학의 발달과 더불어, 생체 인쇄술이 함께 발달하면 생명 연장을 추구하는데 있어서 강력한 수단임이 증명될 것이다. 생체프린팅의 주류는 또한 신산업융합을

필연적으로 태동시키고, 의사들과 함께 기술자 들, 그리고 컴퓨터 과학자 들 모두가 점차적으로 가장 기본적인 세포 수준에서 생 조직을 다루는 방법을 배우도록 만들 것이다.

 

참고 문헌

212. http://www.explainingthefuture.com/bioprinting.html

51. 미리 가보는 미래 의학(Future Medicine)(2부)

미리 가보는 미래 의학(Future Medicine)(2부) (206)

 

1. 암은 (언제) 정복될 것인가?

↝ 200 가지 이상의 암이 있다. 2007년에 전 세계적으로 인간 사망의 원인 중 13%를 점하고 있다고 한다. 약 800 만 명이다. 아래 도표는 미국에서 가장 많은 15 종류 암에 대한 5년

생존율을 보여주고 있는데, 최근의 경향을 기반으로 미래의 것 까지 추정한 것이다. 여기에는 향후 있을 수도 있는 큰 사건이나 격변(기술적인 특이성이나 세계적인 재앙 등)을 무시한 것이다. 여기서 보듯, 생존율에 괄목할 만한 변화가 있다. 그러나 향후 수 십 년 안에 수많은 암을 치료하게 될 가능성이 있다. 2200년 까지는 모든 암이 정복될 가능성이 있다.

정보에 의하면, 의학 분야에서 훨씬 많은 비중을 차지하는 기술적인 발전은 생물학의 소프트 웨어를 다시 써야 할 정도로까지 되었다는 것이다. 더 선별적인 치료법, DNA 염기서열 결정법, 나노단위 의학, 로봇수술, 및 기타 기술공학의 발달로 ‘Moore 법칙 형태의 효과’로

생존율은 기하급수적으로 개선될 것이다. 다음 도표는 미국의 ‘국립 암연구소(National Cancer Institute)의 2008년 최신 데이터이다.( 몇 가지의 암 종류만 한글로 표시하였음)

 

2. 항생제와 박테리오파지(살균바이러스, Bacteriophage)의 역할(206)

↝ 인간과 동물같이 박테리아도 감염될 수 있다. 박테리오파지(bacteriophage)는 단순하게

“파지(phage)”라고도 하는데, 박테리아를 감염시켜서 죽이는 바이러스 집단을 말한다.

이것은 1915년에서 1917년 사이 Frederick Twort 과 Félix d'Herelle가 함께 발견 하였다.

구 소련연방의 일부인 Georgia에서는 아직도 의학의 일부로 남아있지만 서구에서는 전적으로

무시되고 있었다. 주로 넘쳐나는 항생제의 위력 때문이었다. 그 주류가 1945년에 도입된 이후로 항생제는 현대의학의 초석 중의 하나가 되었던 것이다. 항생제의 출현과 함께 외과학이 엄청나게 발달했고 감염 치료도 괄목할 만 하였다. 예전에는 목숨을 위협하던 질병 들이 일상적으로 치료 가능한 것이 되었고 전적으로 새로운 의학적 치료 시술 들이 가능하게

되었다. 1945년에는 범세계적인 기대수명이 45세 이던 것이 2000년 까지는 67세로 치솟았다.

감염과 박테리아에게 종말이 되기를 바랐으나 항생제는 결코 지속될 운명이 아니었다.

점진적인 진화를 통하여 박테리아 들은 수 세월에 걸쳐 치료에 저항성을 만들어서 계속적으로

새로운 항생제를 필요로 하게 만들었던 것이다. 항상 위험한 순간 들을 일시적으로 땜질하는

동안, 연이은 항생제 세대 들은 더 많은 저항성을 키워서 더 강인한 균주 들을 만들어 내었던 것이다. 적절하게 처방되지 않고, 너무 자주 사용되고 너무 오래 사용되거나 하는 항생제의 誤濫用이 문제를 더 악화시켰다. 20세기 말부터 이 경향이 극적으로 가속화 되었다. 예를 들어, MRSA(메치실린저항성 황색포도상구균)는 2000년 까지 50% 빈도로 저항성을 보였다.

완전하게 저항하는, 하물며 대개의 최신 항생제에도 듣지 않는 여러 박테리아의 DNA 유전자 들이 출현하기에 이르렀다. 이 추세는 지금 이 시간에도 지속되고 있다. 효과적인 항생제의 공급이 고갈되면서 세계적인 공중위생의 재앙이 어렴풋이 나타나고 있는 것이다. 이외에도 항생제 연구에 대한 재정적인 투자가 좋지 않아서 이 상황이 악화되고 있다. 거대한 제약회사 들은 항생제 시장에 대한 흥미를 잃었다. 만성적인 질환 들이나 생활양식에 대한 쟁점에 비해서 이득이 많이 나지 않기 때문이다. 새로운 항생제를 공급하는 파이프라인은 말라가고 있다. 이 상황이 거의 위기 수준에 이르고 있지만 생물학 분야에서는 새로운 타개책을 마련하고 있다.

가장 유망한 것이 박테리오파지 (살균 바이러스) 치료법이다. 이 바이러스는

박테리아를 감염시키고 사멸시키지만 동물이나 인간에게는 위험을 주지 않는다. 그래서

이것이 항생제를 대체할 효과적인 대안으로 擡頭되고 있는 것이다. 이것은 엄청 많기 때문에(바닷물 1 mL 당 1000 만개) 유전적인 공학기술이 필요가 없다. 적절한 박테리오파지를 혼합해서 환약이나 액상으로 복용하면 된다. 파지는 단백질 껍질 안에 유전적 물질들을 운반한다. 한 개의 균(박테리움)에 착상이 되면 마치 모기에 물리 듯 DNA가 주입되어 스스로 복제(재생) 되는 것이다. 박테리아는 새로운 파지들로 바글바글 들어차서 안으로 파괴되고 밖을 터져 버린다.

현재로는 대개의 파지 치료 연구는 농업을 위한 가축의 치료에 초점이 맞추어져 있다.

그러나 이 방면에서 성공한다면 인간 건강을 위해 널리 사용되도록 새로운 정책이나 법률로

뒷받침이 될 것이다. 많은 증례에서 항생제를 대치할 수 있으면 좋겠고 다방면에서 의학적인

치료법이 이전처럼 지속되었으면 한다. 조금 더 미래로 들어가면, 의료 나노로봇이 인간의 몸속에 들어가 파지 치료를 대신할 수 있게 될 것이며, 박테리아 감염의 진정한 종말이

가시화 될 것이다.(208)

3. 청각소실(聽覺消失)

↝ 줄기세포 연구의 발달로 內耳 기관의 감각세포를 재생시키는 방법을 제공할 수 있을 것이다. 인간은 30,000개의 달팽이관(cochlear) 유모세포와 전정기관(vestibular) 유모세포 (有毛細胞)를 가지고 태어난다. 다른 동물 種과 달리 일단 손상되면 인간에서는 재생 능력이 없다. 그러나 쥐 실험에서는 줄기세포[이미 설계된 섬유모세포(纖維母細胞)와 함께]로 대치할

유모세포로 유도시킬 수가 있다. 이를 인간에서 복제할 수 있다면 완전한 청각회복을 할 수

있게 될 것이다. 과학자 들은 향후 10 년 내외에 이를 달성할 수 있을 것으로 믿고 있다.

환자 자신의 피부 세포를 줄기세포 재료로 사용한다는 것은 완벽한 유전적 일치의 대치

(代置)를 의미하는 것이기 때문에 면역적 거부 현상이라는 문제를 피할 수 있다. 이 형태의 치료법은 여러 종류의 귀 질환, 예를 들어, 균형감각의 문제와 이명(귀울림) 등도 해결할 수 있게 할 것이다.(209) 

 

 

4. 황반변성(Macular degeneration)

↝ 황반변성은 65세 이상의 환자에서 실명하는 가장 많은 원인 질환이다. 황반변성이란

황반이라고 하는 망막의 한 부분이 고장나거나 파손되는 질환을 말한다. 中心暗点과 함께

시야가 흐려지고 색깔이 어둠침침해지며 읽기도 어렵고 가까이서 일을 할 수가 없는 증상이 생긴다. 2010년에 행한 임상실험에서 꼬마 망원경을 눈에 이식하여 이 질환을 치료할 수 있다는 것을 밝혔다. 작은 유리관에 두 개의 렌즈로 구성되어 망원 줌 렌즈같이 작동한다.

각막과 결합하여 확대된 영상을 망막의 넓은 부위에 투사한다. 오로지 환자의 중심 부분

시야만 손상을 입었다면(중심암점) 영상을 확대하여 황반 바깥 쪽의 망막 세포로 하여금 탐지하여 다시 초점을 맞추고 이 정보를 뇌에 다시 전달하게 하는 것이다.(207),(211)

 

5. 초소형 MRI 기계

↝ MRI는 영상의학에서 사용되는 기술이다. 상세한 인간의 내부 구조와 제한적이지만 신체 기능을 알 수 있게 해 준다. 현재의 MRI 카메라는 부피가 너무 커서 온 방을 다 차지한다. 또 한 번 촬영하는데 족히 30분은 잡아먹는다. 또 비싸기는 얼마나 비싼가. 최신기술 모델은 백만 달러를 상회하며 한 번 촬영하는데도 수백 달러(수십만 원)가 든다.

그러나 2050년 까지는 손에 들고 다니는 휴대용 MRI가 등장할 것으로 기술자 들은 믿고 있다. 이 신세대 기계는 초고감도의 원자 자력계(磁力計)를 장착할 것이며 아주 작은 磁界도

탐지할 수 있어서 현재 쓰고 있는 엄청 큰 도나쓰 같이 생긴 자석을 대신할 수 있을 것이다.

겨우 카메라 크기의 장치를 사용함으로써 인체 내부 구조의 3차원 영상과 뇌 활동이 실시간 비데오로 비추어질 수 있다. 수백분의 일 정도로 비용도 절감된다.

특히 개발도상국 들은 이것으로 건강관리에 큰 혜택을 입게 될 것이다.

6. 말라리아 박멸책

↝ 말라리아는 모기에 의해 매개되는 질병이다. 이것은 열대와 아열대 지역에 광범위하게 퍼져 있으며 아프리카의 사하라 이남과 아시아, 및 중남 아메리카 지역의 풍토병이 되었다.

우리나라도 한 때는 모두 박멸되었다고 믿었으나 세계화된 여행 자유 제도가 실시된 이후로 다시 만연될 조짐이다. 이병은 말라리아 기생충이 적혈구 속에서 증식하면서 발열, 두통을 일으키는 질환이며 심한 경우에는 혼수상태가 되거나 심지어는 사망하기 까지 한다. 매년

2억2천5백만 명이 이 병에 걸리고, 78만 1,000명이 사망하여 전 세계적으로 사망 원인의

2.2%를 점하는 병이다. 이미 성능이 좋고 예방이 잘되는 광범위 백신이 개발되어 있기는 하지만, 유전자 연구에 의한 발전으로 또 다른 각도에서 새로운 희망을 주고 있다.

2010년에 미국의 과학자 들은 유전자를 조작하여 말라리아에 걸리지 않는 모기를 키워내었다. 모기의 창자를 변형시키는 유전자를 주입함으로써 말라리아 原蟲이 생기지 못하도록 한 것이다. 유전자는 또한 모기의 수명을 줄이기도 한다.

2011년에는 더 나아가, 말라리아에 대항하는 변형 유전자가 성공적으로 전 모기 집단에

퍼져 나가게 되었다. 이 일은 불과 (모기 번식의) 몇 세대 만에 성취된 것이었다. 유전자를 주입하여 모기 DNA를 둘로 쪼개는 효소를 만들어내었다. 이런 식으로 만들어낸 수놈의

모기 한 마리가 만든 모든 정자가 연속적으로 복제된 것이다. 다시 말해서, 이 놈들의

모든 후세들은 이 유전자를 갖게 될 것이다.

미래에는 이런 기술이 광범위하게 발전해서 전 세계에서 이 질병이 박멸될 것이다. 얼마나 걸릴지 모른다. 또한 유전적으로 조작된 생명체를 사용하는 것에 대한 우려도 있다.

그러나 다가오는 시기에는 일단 그 위험성이 평가되고 도덕적 시대정신이 앞선다면 말라리아라는 병은 도서관 역사책 목록의 한 구석에 꽂히는 신세가 될 가능성이 매우 높아졌다. 역사의 뒤안길로 사라질 것이 분명하다는 말이다.

유전자 조작과 백신에 대한 연구뿐만 아니라 “모기 레이저”도 개발되고 있다. 병원이나 기타 건강에 민감한 건물 내에서 사용될 것인데, 모기가 사람을 물기 전에 제압해(없애) 버리는 것이다.(211)

7. 새로운 외과 봉합술

↝ 가까운 장래에는 상처를 꿰매기 위해 외과의사 들이 바늘과 실을 사용할 필요가 없게 될 것이다. 레이저와 알부민을 조합하여 펜같이 생긴 고안물로 작업한다. 적당한 온도로

데운 후 상처에 뿌려주면 피부가 식을 때 자연적인 접착제(glue)로 변할 것이다. 이 방법을 사용하면 더 튼튼하고, 물도 통과하지 않으며 전통적인 방법보다 흉터도 덜 남길 것이다.

 

 

 

참고 문헌

206. http://www.futuretimeline.net/subject/biology-medicine.htm#bacteriophage

207. http://www.ucdmc.ucdavis.edu/publish/news/newsroom/6949

Telescopic implant restores vision in patient with advanced macular

degeneration

208. Are you ready for a world without antibiotics?

http://www.guardian.co.uk/society/the-end-of-antibiotics-health-infections?

209. Aiming to Cure Deafness, Scientists First to Create Functional Inner-Ear Cells,

Science Daily: http://www.sciencedaily.com/releases/2010/05/100513123720.htm

Accessed 15th May 2010.

210. FDA Advisory Panel Recommends Approval of VisionCare's Implantable

Telescope for End-Stage Macular Degeneration, VisionCare:

http://www.visioncareinc.net/press_releases/

211. Malaria-proof mosquito engineered, BBC.

http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-

                  (나의 화보 중에서. 魚眼으로보는 ‘別有天地非人間’, 유화)