배양한 미니 심장, 국제우주정거장에 보내는 이유

3월 15일 발사된 스페이스X 무인 우주선인 드래곤(Dragon)에는 국제우주정거장 선외 활동 기기나 식료 외에 실험실에서 배양한 인간 심장 조직 모델인 심장 오가노이드(Heart Organoids)가 탑재되어 있다. 이 모델은 기존 약품이 우주 비행 중 심장에 부정적 영향을 예방하거나 호전시키는데 도움이 되는지 확인하는 실험에 사용된다.

스페이스X 드래곤은 스페이스X 발사 로켓인 팔콘9에 탑재되어 지난 3월 15일 오전 9시 30분 발사됐다. 드래곤에는 인간 조직이나 장기 기능을 모방한 인공 다능성 줄기 세포, iPS 세포를 포함한 박동하는 소형 심장 모델인 심장 오가노이드가 탑재되어 있어 미국국립위생연구소와 국제우주정거장 국립연구소가 공동 실험을 수행하게 된다.

심장 오가노이드는 액체로 채워진 용기 안에 수축하는 심근 세포 2개가 담겨 있다. 이들 세포는 줄기세포에서 성장해 실험실 내에서 3D 형상으로 동축화됐다. 또 이 컨테이너에는 심근세포가 수축할 때마다 가동되는 자석이 내장되어 센서가 자석 움직임을 추적, 연구자는 심장 수축을 실시간으로 관측할 수 있다.

이 심장 오가노이드는 약물 반응에 대한 우주 공간 같은 미세 중력 영향을 조사하는 실험(Cardinal Heart 2.0) 일부도 진행된다. 지금까지 미항공우주국 나사(NASA) 연구에선 우주 공간 같은 미소 중력 하에선 지구 중력과는 달리 몸 상부에 위치한 심장이 전신에 혈액을 송출하려면 격렬하게 움직일 필요가 없기 때문에 우주에 머무르면 심장이 수축할 가능성이 나타났다. 또 미세 중력 하에선 혈액이 다리와 복부에서 머리와 몸통으로 이동하기 때문에 심장 형상이 변화할 가능성도 시사되고 있다.

존스홉킨스대학 연구팀은 2020년 3월에도 심장 조직을 우주로 보내 당시 세포 내 미토콘드리아가 기능 부전이 될 징후를 발견했다. 이번 실험에선 미소 중력 하에서 미토콘드리아 기능 부전에 관한 연구 뿐 아니라 기존 약품을 투여해 문제를 대처할 수 있는지 여부를 조사한다.

또 심장 오가노이드에 심근 겨액과 뇌혈관 장애 발병 위험을 줄이는 스타틴과 고혈압 치료제를 투여했을 때 미소 중력 스트레스로부터 심장 세포를 보호할 수 있는지 여부를 테스트할 예정이다. 이런 연구는 미래 우주 탐사에 중요한 의미를 가질 뿐 아니라 지구상에서 발생하는 심장 기능 장애와 치료법에 대한 새로운 발견으로 이어질 수 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.