건강한 미래를 바이오프린팅합니다
3D 바이오프린팅 분야가 주목을 받고 있습니다.수십 년에 걸친 연구로 쌓아올린 견고한 기반 위에서 결단력있게 유지됩니다. 바이오프린트 장기는 아직 인간에게 이식된 사례는 없지만 복잡한 인간 조직 패턴을 바이오프린트하는 분야는 빠르게 성장하고 있으며, 많은 실험실에서 인간을 위한 바이오프린트 장기를 연구하고 있습니다. 비교적 최근에 있었던 획기적인 사례로, 영국 뉴캐슬 대학교에서 바이오프린터와 바이오잉크를 사용하여 인간 각막을 성공적으로 3D 프린팅했습니다. 환자의 눈을 스캔하고 데이터를 3D 프린팅용 파일로 변환한 다음, 알지네이트와 콜라겐으로 만들어진 적절한 바이오잉크와 줄기 세포를 이용해 각 환자에 알맞은 각막을 10분 동안 프린팅하는 것으로 모든 작업이 끝납니다.
물론 그렇게 간단하지는 않습니다. 그러나 놀라운 부분은 이러한 일이 지금 일어나고 있고 앞으로 더 많은 일들이 일어날 것이라는 것입니다.다음은 바이오프린팅이 의학의 미래에 계속해서 중요한 역할을 하게 될 세 가지 응용 분야입니다.
1. 각 환자에 맞게 3D 프린팅되는 인간 조직
뉴캐슬 대학이 간행한 자료에 따르면 전 세계적으로 약 1천만 명의 환자가 감염으로 인한 각막 장애로 수술이 필요하고 또 다른 5백만 명이 화상, 열상 또는 찰과상과 같은 기타 원인에 의해 질병 또는 각막 실명을 겪고 있습니다.
이식을 위한 각막 수가 현저하게 부족하다는 것은 잘 알려진 사실입니다. 현재 새로운 각막이 필요한 환자 70명 중 1명만이 각막을 기증 받습니다.
바이오프린팅으로 이 문제를 해결함으로써, 환자는 기약 없이 기증자를 기다리는 길고 고통스러운 시간을 피할 수 있습니다.
또한 James T. Rosenbaum과 Phoebe Lin의 Immunological Ocular Disease 의 최근 호에서, 저자는 이식 실패의 가장 흔한 원인이 면역 거부 반응이라고 밝혔습니다.
바이오프린팅이 향할 미래는? 환자 자신의 세포로 배양한 바이오잉크로 만들어진 조직은 환자의 몸에 더 잘 받아들여질 수 있기 때문에 면역계에 의한 거부 위험을 줄일 수 있습니다. 그 결과로 수술 후 면역억제제 사용에 따른 비용과 잠재적으로 재수술의 가능성을 줄일 수 있습니다.
2. 제약 연구용
바이오잉크
사람을 위한 경구용 약이나 의약품을 개발하는 데는 7~10년의 긴 기간이 소요되며 최대 26억 달러(23억 유로)의 비용이 소요될 수 있습니다. 일반적으로 처음 2년 동안 in-vitro 단계에서 개발이 이루어집니다. 그 다음 2~3년은 동물 실험을 위한 단계가 진행됩니다.
마지막으로, 모든 것이 계획대로 진행된다면 임상 실험을 계획할 수 있으며, 최대 5년이 걸릴 수 있습니다. 의약품 개발 단계의 임상 시험의 성공 여부를 결정하고, 9개의 의약품 중 시장에 출시할 의약품은 1개라고 결론 짓는 것은 개발의 마지막 단계인 경우가 많습니다. 대부분 이렇게 느리고 비용이 많이 드는 과정을 거쳐야 합니다. 바이오프린팅은 혁신적인 기술로 부상하고 있습니다.
이제 상상해보십시오. 인간없이 인간을 대상으로 테스트할 수 있다면… 보다 현실적인 모델을 대상으로 더 적은 비용으로 더 적은 시간에 수천 배의 양으로 의약품을 테스트할 수 있다면… 이것이 우리의 미래가 될 수 있습니다. 이것이 개발 예산과 프로토콜 및 워크플로우에 어떤 영향을 미칠까요?
공급망 아래로 더 내려갔을 때 바이오프린팅과 같은 보완 기술이 인류에게 어떤 영향을 미칠까요?
산업적 규모로 인간 세포를 제조하거나 바이오프린팅하면 비용 및 가격 절감에 막대한 영향을 미칠 수 있으며 장기적으로는 현재 대다수의 인구가 얻을 수 없는 의약품 및 의약품의 접근성에 막대한 영향을 미칠 수 있습니다.
3. 바이오잉크로 향상된 세포 배양
원래 환경을 벗어난 통제된 조건에서 세포를 성장시키는 기술은 1930년대부터 발전해 왔습니다. 백신, 암 연구 및 단백질 치료제에 사용되는 세포 배양 시스템은 세포 생물학 연구에 도움이 되지 않는다면 아무 소용이 없습니다. 여기에 바이오잉크를 도입하면 연구자가 근육이나 폐 조직과 같은 특정 응용 분야에 필요한 고유한 제형을 쉽게 만들 수 있습니다. 이들은 살아있는 세포가 성장하는 과정 동안 부착, 증식 및 분화를 촉진하여 세포를 관찰하고 테스트할 수 있는 조건을 훨씬 더 확장할 수 있습니다.
미래에 세포 배양의 모습은? 바이오잉크와 바이오프린터를 사용하는 자동화된 3D 프린팅 프로세스를 통해 연구자들은 이전보다 훨씬 더 큰 규모로 장기 및 조직 모델을 연구할 수 있게 될 것입니다. 과학자, 연구원, 학생을 비롯한 많은 관계자들이 훨씬 더 이상적인 인공 조건에서 세포를 성장시키고 보다 현실적인 절차를 계획하며 향상된 결과를 얻을 수 있는 기회를 갖게 될 것입니다.
더 건강한 미래를 향한 바이오프린팅
우리가 단순한 장기 또는 더 단순한 연골 조직을 3D 바이오프린팅하여 인간 피험자에게 이식하는 시점에 이르기까지는 적어도 10년에서 15년은 걸릴 것입니다. 예를 들어 성공적으로 프린팅된 장기가 있더라도 정상적인 기능을 하는 모세혈관(기관을 둘러싼 혈관)을 만드는 일은 여전히 풀어야 할 숙제입니다.
그러나 과학자들이 이 문제에 도전할 준비가 되어 있습니다. 우리는 최근까지 상상의 세계와 종이 위에 존재해 왔던 것을 이제 프린팅합니다. 바이오프린팅은 연구자들이 새로운 어려움을 이해하고 시각화하는 데 도움을 주며 혁신적인 솔루션으로 가는 길을 열어줍니다.
빠르게 성장하는 분야
생명공학 분야는 빠르게 성장하고 있습니다. 연구 개발을 경쟁력 있는 속도로 유지하기 위한 교육 프로그램도 이에 보조를 맞추고 있습니다. 지난 5년 동안 교육 과정이 크게 늘었으며 현재는 바이오프린팅 전공 박사 및 박사후 프로그램도 있습니다.
전 세계적으로 수많은 논문이 발표되었으며 생명공학 회사들은 학계에 더 적극적으로 제품과 서비스를 지원하고 있습니다. 본질적으로 생명공학은 자체 연구 분야가 되고 있습니다. 많은 곳에서 사용되기를 기다리는 바이오프린팅의 아름다운 몸짓이 지평선 너머 우리의 시선을 붙잡습니다.