우주서 만드는 인공심장…우주 의생명공학 새로운 장 열리나

춘천성심병원 박찬흠 교수팀 '바이오 캐비넷', 누리호 4차 발사로 우주행

(춘천=연합뉴스) 강태현 기자 = 한림대학교춘천성심병원 이비인후과 박찬흠 교수 연구팀이 개발한 우주 생물학 연구 탑재체 '바이오 캐비넷'(Bio Cabinet)이 차세대 중형위성 3호기에 탑재돼 오는 27일 누리호 4차 발사를 통해 우주로 향한다.

무게 55㎏에 달하는 바이오 캐비엣은 바이오 3D 프린트와 줄기세포 분화 배양기를 포함한 첨단 연구 탑재체로, 우주 환경에서 자동으로 인간의 인공 심장을 제작할 수 있도록 설계됐다.

우주에서는 신속한 진료가 어렵고 지구로 돌아가는 데 많은 시간과 비용이 소요되기 때문에 바이오 캐비넷은 이러한 한계를 극복하는 것을 목표로 시작됐다.

박 교수 연구팀은 심장이 우주인에게서 가장 먼저 손상될 가능성이 높은 장기라고 보고 장기 체류를 위한 치료와 예방책 개발을 목표로 연구에 발을 들였다.

우주 공간에서 생체조직을 빠르게 제작해 질환 반응성을 확인할 수 있는 우주 의료 기술을 실증하는 것이 이 연구의 최종 목표다.

임무 수행 기간은 60일이며 세포 상태와 연구 목적에 따라 최대 1년까지 연장할 수 있다.

박 교수는 발사 과정의 충격과 척박한 우주 환경에도 안전하게 세포를 분화시키며 모니터링할 수 있는 시스템을 직접 고안했다.

또 국제우주정거장 사용 권한이 없는 한국의 현 상황을 고려, 사람이 개입할 수 없는 환경에서도 완전 자동으로 작동하는 3D 프린트를 제작했다.

우주로 향하는 탑재체에는 두 가지 바이오 모듈이 있다.

첫 번째 모듈은 역분화 심장 줄기세포를 이용해 심장 조직을 3D 프린팅하고 세포가 스스로 수축하며 박동하는 과정을 관찰한다.

이 세포는 사람의 체세포에서 심장 줄기세포로 역분화시킨 것으로 실제 심장 세포와 거의 동일한 기능을 재현해 인제에 실제 활용할 수 있는 인공 심장 조직체다.

두 번째 모듈은 편도에서 유래한 줄기세포를 사용한다.

편도는 인체에서 대량으로 줄기세포를 채취할 수 있는 조직으로 면역 기능과 줄기세포 생존력이 높고 다양한 세포로 분화할 가능성이 높아 혈관 세포 분화가 가능하다.

편도유래 줄기세포가 우주 환경에서도 안정적으로 혈관 분화한다면 지상과 우주에서 혈관 질환 치료에 활용될 수 있다.

박 교수 연구팀은 바이오 캐비넷이 앞으로 심혈관질환 치료를 위한 인공장기 제작 연구의 기초 자료 확보에도 크게 기여할 것으로 기대한다.

이처럼 바이오 캐비넷은 단순한 실험 장비를 넘어 우주의 압력·온도·방사선 등 영향을 받은 바이오 환경 데이터를 국내 최초로 확보해 우주 의·생명 연구 분야에서 국가적 자산으로 평가받는 첫 사례가 됐다.

박 교수는 이번 바이오 캐비넷 발사를 발판 삼아 우주 의생명공학 연구를 지속해 확장할 계획이다.

그는 2027년 발사 예정인 인공위성 기반 약물 스크린 플랫폼 '바이오렉스'(BioRexs)를 개발 중이다.

이 연구는 지구에서 악성도가 가장 높은 뇌종양인 교모세포종을 우주 궤도에서 배양하고, 새로 개발된 항암제의 미세중력과 우주 환경에서의 약물 효용성 기전을 규명하는 것을 목표로 한다.

그는 또 2027년 국제우주정거장 발사를 목표로 난치성 간질환 치료를 위해 우주정거장에서 인공 간 구조체를 바이오 3D 프린트로 제작·배양한 뒤 다시 지구로 돌아와 동물에 이식하는 '바이오리브'(BioLiv) 연구도 진행하고 있다.

그뿐만 아니라 우주에서 약물과 조직공학 제형을 제작해 지구로 귀환시키는 '바이오팩토리'(BioFactory), 1년 이상 심우주를 비행하며 미생물의 변화를 관찰하는 '바이오딥'(BioDeep), 달 환경을 연구하는 '바이오루나'(BioLunar), 화성 환경에서의 우주 의생명공학 연구를 하는 '바이오마스'(BioMars) 등 프로젝트도 준비 중이다.

박 교수는 24일 "우주 개발이 당장 수익이 나는 것은 아니지만 CT·MRI·인터넷처럼 미래에 거대한 파급력을 지닌 기술을 낳는 '꿈을 먹고 사는 분야'"라며 "이번 연구를 계기로 대한민국 우주 의생명공학 분야의 새로운 장을 열겠다"고 말했다.

taetae@yna.co.kr