인공 적혈구는 어디까지 실현되는 중일까

수혈된 혈액 보존 기간이 짧기 때문에 헌혈 환경이 갖춰진 선진국에서도 만성적인 혈액 부족으로 고민하고 있다. 이런 문제를 해결할 기술로 주목받고 있는 인공 혈액 현황과 앞으로의 전망은 어떨까.

혈액 대체품으로 가장 큰 주목을 받고 있는 기술 중 하나로 인간 헤모글로빈으로 만들어진 에리스로머(Erythromer)가 있다. 분말 상태로 장기 보존이 가능하고 필요에 따라 생리식염수와 섞기만 하면 사용할 수 있는 에리스로머는 혈액형 불일치를 일으키는 적혈구 표면 물질을 포함하고 있지 않아 어떤 혈액형에도 사용할 수 있다.

에리스로머는 아직 임상시험 전 조사 단계에 있어 임상적 성공 사례는 없지만 미국 국방고등연구계획국(DARPA)이 2023년 4,600만 달러 보조금을 투자해 에리스로머를 포함한 전혈 대체물 연구를 진행한다고 발표하는 등 실용화를 향한 움직임이 활발해지고 있다.

하지만 에리스로머의 성공이 반드시 보장된 건 아니다. 에리스로머 전신인 헤모글로빈을 이용한 인공 산소 운반체(Hb-based O2 carriers: HBOC)는 이전에 실시된 임상시험에서 사망자가 발생해 연구가 난관에 부딪혔다. 또 남아프리카와 러시아에서 승인된 지금까지 가장 진보된 HBOC도 부작용에 대한 우려가 강하게 남아 있어 역시 전망이 밝지 않은 상황이다.

인공 혈액 개발을 어렵게 만드는 건 헤모글로빈 기능을 안전하게 재현하는 기술이다. 우선 헤모글로빈 자체가 다루기 어려운 분자로 그대로 혈액에 사용하면 혈관과 체조직에 유해하다. 또 헤모글로빈이 운반하는 산소도 인체에 유해한 산화제로 작용하기 때문에 만일 잘못된 타이밍이나 장소에서 산소가 방출되면 파괴적인 결과를 초래할 수 있다.

또 산소 뿐 아니라 일산화질소도 문제가 돤다. 적혈구는 활동 중인 근육에 산소를 운반함과 동시에 일산화질소도 방출하며 이게 혈관을 확장시켜 혈류를 증가시킨다. 그리고 운동이 끝나면 적혈구는 산소를 대량 방출하는 걸 멈추지만 이때 일산화질소가 헤모글로빈과 결합해 흡수되기 때문에 이것이 혈관을 수축시킨다.

이런 적혈구 작용을 적절히 재현할 수 없기 때문에 보호되지 않은 헤모글로빈이 사용된 HBOC에서는 일산화질소가 과도하게 흡수되어 혈관이 수축하고 이게 심장마비나 뇌졸중 원인이 될 우려가 있었다.

반면 메릴랜드 대학 연구팀이 개발한 에리스로머 헤모글로빈은 막으로 싸여 있어 일산화질소 흡수가 완만하다. 에리스로머는 동물 실험에서 일정한 성과를 거두고 있으며 쥐 혈액 70%를 에리스로머로 대체하는 시험에서 효과적으로 산소를 공급할 수 있음이 입증됐다. 또 토끼 혈액 절반을 제거한 실험에서도 에리스로머를 주입하면 실제 혈액과 마찬가지로 토끼가 소생하는 게 확인됐다.

연구팀은 DARPA 보조금이 종료되는 2028년경을 목표로 건강한 사람을 대상으로 한 에리스로머 초기 안전성 시험을 실시하려 한다. 연구팀은 모든 사람에게 제공할 수 있는 양의 O형 Rh 음성 혈액은 없다며 보존 가능하고 누구나 사용할 수 있는 혈액이 필요하다고 말했다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.