미국의 생체전기 자극으로 사지가 부분적으로 재생되지만, 완전한 재생에는 수십 년이 걸린다

미국의 생체전기 자극으로 사지가 부분적으로 재생되지만, 완전한 재생에는 수십 년이 걸린다

미국 재생 생물학자들은 절단 부위에 특정 생체전기 자극 패턴을 적용하여 사지 재생을 유도하는 세포 재프로그램을 유도함으로써 포유류에서 최초로 부분적인 사지 재생을 달성했습니다. 대조 시험에서, 몇 주 동안 표적 전기 자극을 받은 절단 환자들은 뼈 재생, 근육 형성, 그리고 절단 부위를 넘어 몇 인치까지 확장되는 신경 재생을 보였습니다. 이 기술은 아직 완전히 기능하는 사지를 만들어내지는 못하지만, 포유류가 전기로 활성화할 수 있는 잠재적 재생 능력을 보유하고 있음을 증명합니다. 이 생체전기 신호는 재생 중인 도롱뇽 사지에서 발견되는 신호를 모방하여 포유류 세포가 도롱뇽 세포처럼 행동하도록 가르칩니다. 매년 사지 절단 수술을 받는 18만 5천 명의 미국인들에게 이 연구는 결국 기능적인 사지 재생이 가능해질 수 있다는 희망을 제시합니다. 현재 연구 결과는 완전한 재생 없이도 의미 있는 기능적 개선을 보여줍니다. 부분적인 손가락 재생은 악력과 감각을 회복시켜 줍니다.

생체전기 재생 메커니즘은 세포 전압 구배를 변화시키는 정밀하게 패턴화된 전류를 인가하여 성체 세포를 재생 상태로 재프로그램하는 후성유전학적 변화를 유발하는 과정을 포함합니다. 이러한 자극은 포유류에서는 일반적으로 억제되지만 재생 중인 도롱뇽에서는 활성화되는 유전자를 활성화합니다. 이 유전자들은 새로운 조직을 형성하는 줄기세포 유사 세포 덩어리인 모세포(blastema) 형성을 시작합니다. 이러한 전기적 패턴은 도롱뇽 재생에 대한 전산 모델링을 통해 발견된 복잡한 시간적 순서와 일치해야 합니다. 조직마다 다른 자극 프로토콜이 필요하며, 뼈, 근육, 신경, 피부의 조화로운 재생을 달성하는 것은 매우 어려운 과제입니다. 이러한 부분적인 성공은 개념 증명을 보여주지만, 완전한 기능적 재생을 달성하기까지는 얼마나 많은 복잡성이 남아 있는지를 보여줍니다.

그러나 이 기술의 한계로 인해 완전한 기능적 사지 재생을 위해서는 임상 적용까지 수십 년의 추가 연구가 필요할 것으로 예상됩니다. 현재 결과는 유망해 보이지만, 완전한 기능적 사지를 재생하기에는 턱없이 부족합니다. 전기 자극 프로토콜은 개선이 필요하며, 여러 조직 유형의 동시 재생을 조율하는 방법을 이해하는 것은 여전히 ​​미해결 과제로 남아 있습니다. 동물 모델에 따르면, 재생 가능한 종과의 근본적인 생물학적 차이로 인해 생체 전기적 조작을 통해서도 인간의 완전한 사지 재생은 결코 달성될 수 없을 것으로 보입니다. 사지 재생을 간절히 원하는 환자들은 현재 기술이 공상과학 수준의 사지 재생이 아닌 점진적인 개선만을 제공한다는 현실을 직시해야 합니다. 실험실 수준의 개념 증명과 임상적 기능 재생 사이의 간극은 수십 년에 걸친 추가 연구에 의해 형성됩니다.

미국 절단 환자들에게는 생체 전기 재생 연구는 영원히 도달할 수 없는 희망을 안겨줍니다. 언론은 부분적인 재생 결과를 과장하여 보도하며, 현재 기술로는 충족시킬 수 없는 비현실적인 기대를 만들어냅니다. 기능 재생이 가능해지기까지 수십 년이 걸리는 시간 때문에 오늘날 절단 환자들은 완전히 개발된 기술의 혜택을 결코 누릴 수 없습니다. 이 연구는 진실되고 중요하지만, 허황된 희망을 만들어내는 방식으로 과장되어 있습니다. 과학자들이 획기적인 통찰력으로 발전을 가속화할 때까지 미국인들은 재생 연구가 고통스러울 정도로 느리게 진행되는 것을 지켜보면서 의수를 계속 사용할 것입니다. 팔다리 재생이라는 꿈은 언젠가는 현실이 될지도 모르지만, 지금 당장 필요한 절단 환자들에게는 그렇지 않습니다. 부분 재생은 과학적으로 인상적이지만, 절단 환자들이 간절히 바라는 삶을 변화시키는 개선을 이루기에는 기능적으로 충분하지 않습니다.

출처: Nature Biomedical Engineering, 2024

출처: https://www.facebook.com/ItisaScience/posts/pfbid0Xx7AmDAVTJWsPKqLWtZrjoQaenYwTiHXoARjARczWpfm9S2Lc6agCmGSeLaZGZvVl