유전자를 교정한 돼지의 간과 신장을 인간에게 동시에 이식하는 수술이 세계 최초로 성공했다. 중국 광시의과대학 제2부속병원 장기이식이학연구소 연구팀은 뇌출혈 발생 후 67일째 뇌사 판정을 받은 53세 남성 환자를 대상으로 유전자를 교정한 돼지의 장기를 정위치에 동시 이식하는 연구를 수행했다.

이번 연구는 단일 장기가 아닌 복합 다장기를 동물에서 인간으로 이식하여 인체 내에서 통합적인 생리 기능이 유지됨을 보여준 첫 사례로 의미가 크다. 이종 장기 이식의 임상적 기술 타당성을 검증하며 만성 장기 부전 환자를 위한 새로운 가능성을 제시했다.

연구팀은 단일 절개를 통해 간과 신장을 동시에 심고 혈류를 재개통하는 복합 수술 방식을 적용했다. 기증 동물로는 면역 거부반응을 유발하는 유전자 3개를 제거하고 인체의 보체 및 응고 시스템을 조절하는 인간 유전자 3개를 삽입한 바마 미니 돼지를 사용했다.

수술 후 연구팀은 일반적인 장기 이식 원칙에 따라 면역억제 치료를 시행하며 환자의 생리적 지표를 면밀히 관찰했다. 이식된 돼지 장기들은 환자 가족의 뜻에 따라 설정된 5일의 관찰 기간 내내 초급성 거부반응의 징후 없이 안정적인 기능 회복 양상을 보였다. 초급성 거부반응이란 이식 직후 수분~수시간 내 면역계가 장기를 급격히 공격하는 반응을 말한다.

구체적인 기능 평가에서 돼지의 간은 수술 후 19시간 만에 담즙을 분비하기 시작했으며 48시간 후에는 분비량을 크게 늘려 간세포의 합성 능력을 입증했다. 신장 기능 역시 빠르게 회복되어, 이식 전 4기 만성 신장 질환(혈액투석 중)으로 혈청 크레아티닌이 정상의 약 5배(513 μmol/l)까지 높았던 환자의 크레아티닌과 요소 수치가 이식 후 정상 범위로 급격히 떨어졌다.

또한 돼지 간에서 생성된 요산 분해 효소의 작용으로 환자의 혈장 요산 수치가 점진적으로 감소하는 등 장기 간의 유기적인 상호 작용이 확인됐다. 조직 검사 결과에서도 광범위한 세포 괴사 소견 없이 장기 기능 보존을 위한 조직학적 기반이 비교적 온전하게 유지된 것으로 나타났다.

면역학적 분석에서는 이식 초기 환자의 몸 안에서 s100a12를 발현하는 호중구가 이식 장기 내부로 빠르게 이동하는 현상이 관찰됐다. s100a12는 염증 반응과 관련된 단백질로, 이 단백질을 가진 호중구가 이식 장기 주변 면역반응 조절에 관여했을 가능성이 제시됐다.

대사체 분석 결과 이식 후 수혜자의 전반적인 생체 대사 패턴이 돼지 고유의 상태가 아니라 인간의 원래 기준선에 가깝게 유지되는 대사 재편성 과정이 확인됐다. 특히 면역억제제인 타크로리무스(tacrolimus)의 혈중 농도를 낮게 유지했음에도 초급성 거부반응이 일어나지 않아 다장기 이식이 독특한 면역 관용 상태를 유도할 수 있음이 밝혀졌다.

연구 책임자인 쑨쉬융 교수는 "이번 연구는 전체 간을 완전히 교체하는 이종 이식이 불가능하다는 기존의 통념을 깨고 돼지 장기가 인간 수혜자의 체내에서 성공적으로 적응할 수 있음을 보여줬다"라고 설명했다.

이어 "복합 다장기 동시 이식은 기술적 타당성을 증명했을 뿐만 아니라 잠재적으로 면역 거부반응의 강도를 줄여줄 수 있는 새로운 연구 방향을 제시했다"라고 평가했다. 그러면서 "초기에 확인된 면역 및 대사적 특징을 바탕으로 면역억제 요법을 최적화하고 향후 임상 번역을 위해 서너 건의 추가적인 뇌사자 대상 다장기 이식 연구를 계획하고 있다"라고 덧붙였다.

이번 연구 결과(first human decedent model of orthotopic multi-organ xenotransplantation: whole liver and bilateral kidneys from a six-gene-edited pig: 유전자 교정 돼지 유래 전체 간 및 양측 신장의 정위치 복합 장기 이종 이식의 첫 인간 뇌사자 모델)는 2026년 6월 국제 학술지 '메드(med)'에 게재됐다.