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우리의 생활을 바꾼 첨단 과학 ‘이식’의 모든 것!

과학 기술의 현재와 미래를 청소년의 눈높이에 맞춰 조명하는「미래과학 로드맵」제4권 『마취제 개발에서 이식수술까지』. 우리 삶에 가깝게 들어온 첨단 의학, '의식'의 현재와 미래를 모색하여 청소년의 진로와 과학에 대한 비전을 제시하기 위해 기획된 책이다. 고대 인도의 피부이식에서부터 현대의 얼굴이식에 이르기까지 외과 의사들이 어떻게 이식수술의 어려운 문제들을 극복해 왔으며, 망가진 장기를 새로운 것으로 바꿀 수 있었는지 이식수술의 사례와 과학적 성취들을 소개한다.

첨단 의학의 선물, 이식
이식은 미래의 우리 삶을 어떻게 바꿔놓을까?

이 책은 과학 기술의 현재와 미래를 청소년의 눈높이에 맞춰 조명하는 ‘미래과학 로드맵’ 시리즈의 네 번째 권으로, 우리 삶에 가깝게 들어온 첨단 의학, ‘이식’의 현재와 미래를 모색하여 청소년의 진로와 과학에 대한 비전을 제시하기 위해 기획된 책이다.
오늘날 우리는 신체의 일부를 잃음으로써 더는 생명을 잃게 되는 일 없이, 신체의 일부를 건강한 것으로 바꿀 수 있는 시대에 살고 있다. B.C. 400년경 고대 인도에서 최초의 피부이식이 시도됐다는 기록과 로마의 유스티니아누스 주교의 손상된 다리를 아프리카 무어인의 다리로 이식했다는 전설에서 보는 것처럼, 이식은 건강한 미래를 열망하는 인류의 오랜 꿈이었다. 현재의 의학은 줄기세포를 이용하여 인간의 장기를 실험실에서 키울 수 있으며, 심지어 동물실험을 통해 머리이식이 가능하다는 것까지 증명하고 있다.
《마취제 개발에서 이식수술까지》는 고대 인도의 피부이식에서부터 현대의 얼굴이식에 이르기까지 외과 의사들이 어떻게 이식수술의 어려운 문제들을 극복해 왔으며, 망가진 장기를 새로운 것으로 바꿀 수 있었는지 이식수술의 사례와 과학적 성취들을 소개한다. 또한 우리나라 이식 분야의 권위자인 서울대학교병원의 김연수, 이동섭 박사가 집필한 ‘우리나라의 장기 이식수술’의 현재와 미래가 함께 실려 있어 독자들뿐만 아니라 치료가 필요한 환자들에게도 실질적인 도움을 줄 수 있다.
신장, 간, 심장, 폐 등의 이식수술은 이미 전 세계적으로 보편화되었으며 줄기세포를 이용하여 실험실에서 장기를 생산하고, 복제 무균 돼지에게서 장기를 얻는 이종장기이식 등은 현실화되고 있다. 이식이 미래의 우리 삶을 크게 바꾸어 놓을 것만은 틀림없다.

초기의 이식수술
고대 인도에서 코를 자르는 형벌로 코를 잃은 사람들에게 수스루타 박사가 이마 피부를 이용해서 코를 만들었다는 기록이 있다. 16세기 이탈리아의 타그리아코찌 박사는 환자의 팔의 피부를 이마에 이식하였다. 그러나 의사들은 수혈, 혈관 봉합, 거부반응, 극심한 통증 등의 문제를 해결해야 했다. 1819년 영국 의사 제임스 블런델 박사가 최초로 사람의 수혈에 성공했다.

수술 기법의 발전
술을 마시게 하거나 입에 재갈을 물린 뒤 시행되던 고통스런 수술에서 마취제의 개발로 통증 없이 수술 받는 시대가 열렸다. 영국의 조지프 프리스틀리 박사가 아산화질소를 발견하였고, 1846년 미국의 윌리엄 모턴 박사는 에테르를 사용하여 마취제를 사용한 종양 제거 수술에 성공한다. 1894년 프랑스의 알렉시스 카렐 박사는 르로이디어 부인으로부터 섬세한 바느질을 배워 혈관 봉합술에 성공한다. 1912년 카렐 박사는 노벨 생리의학상을 수상했다.

이식 거부반응
수술 기법은 향상되었지만, 이식수술 뒤 환자는 항상 사망하였다. 이제 의사들은 이식된 장기가 거부된다는 것을 알아냈다. 1948년 영국의 과학자 피터 메더워 박사는 우리 몸의 면역기관을 흔동시켜야 거부반응이 일어나지 않는다는 것을 발견했다. 이와 같이 거부반응이 일어나지 않는 것을‘면역관용’이라고 한다.

첫 번째 장기 이식수술
첫 번째로 시도된 장기이식수술은 신장이식이었다. 제2차 세계대전 중 네덜란드의 의사 빌렘 콜프 박사는 의료 기구가 없는 상황에서 소시지 껍질로 필터를 만들고, 오렌지 주스 깡통과 세탁기 드럼을 이용하여 신장 투석 기계를 발명하였고, 의사들은 투석 기계가 환자의 생명을 연장시킨다는 것을 알게 되었다. 1954년 미국 보스턴에서 조지프 머리 박사에 의해 최초의 장기이식수술인 신장이식이 성공적으로 이루어진다.

거부반응 이겨내기
일란성 쌍둥이 사이에서만 거부반응이 일어나지 않았기 때문에 의사들은 해결책을 찾아야 했다. 1962년 영국의 로이 칼느 박사가 면역억제제 아자티오프린을 최초로 사용하여 거부반응을 완화시키는 데 성공하였고, 미국의 토머스 스타즐 박사는 아자티오프린과 함께 다량의 스테로이드를 투여함으로써 이식 거부반응을 크게 줄이는 데 성공한다.

췌장과 간이식수술
신장이 나빠지면 종종 당뇨병이 생긴다. 당뇨병은 췌장에 생기는 병이다. 의사들은 신장과 췌장을 동시에 이식해야 한다고 생각했고 1967년 미국의 리처드 릴리헤이 박사에 의해 세계 최초의 신장과 췌장의 동시 이식수술이 성공하였다. 현재에는 수천 명의 환자들이 신장과 췌장을 동시에 이식받고 있다.
1963년 미국의 토머스 스타즐 박사와 영국의 로이 칼느 박사에 의해 간이식 수술이 시도된다. 수술은 성공적이었으나 거부반응이 일어나 환자는 사망하였다.

심장이식
이제 의사들은 심장이식의 가능성을 이야기하기 시작했다. 1967년 남아프리카공화국의 크리스티안 바너드 박사에 의해 뇌사 상태에 빠진 기증자의 심장을 심장병을 앓고 있던 환자에게 이식하는 데 성공한다. 1980년대 초반에 이르러 획기적인 면역억제제 사이클로스포린이 개발되었고, 1981년 미국의 브루스 라이츠 박사에 의해 심장과 폐 동시 이식수술이 성공적으로 이루어진다.

손이식수술
1990년대 후반에는 거부반응을 억제할 수 있는 약이 더욱 향상되었다. 1998년 프랑스의 장 미셀 드보랑 박사는 손이식수술을 수행했으나, 환자는 거부반응이 일어나 다시 손을 제거해야 했다. 1년 뒤 드보랑 박사는 양쪽 손과 팔을 동시에 이식하는 데 성공한다.

얼굴과 머리이식
이제 의사들은 손과 팔을 포함해서 신체의 모든 장기를 이식할 수 있게 되었다. 한계가 더는 없는 걸까? 2005년 11월 28일, 프랑스의 38세 여성이 부분얼굴이식수술을 받는 데 성공했다.
이제 사람들은 머리이식의 가능성에 대해서 이야기하기 시작했다. 머리를 이식하여 몸과 머리가 서로 다른 사람의 것이라면 이 환자는 과연 누구일까? 대부분의 사람들은 이러한 수술은 절대 해서는 안 되는 일이라고 생각한다. 머리이식이 가능하려면 어떤 문제들을 해결해야 할까?

이식할 장기 구하기
이제 의사들에게 당면한 문제는 이식할 수 있는 기증자의 장기가 매우 부족하다는 현실이다. 세계에는 18만 명의 환자들이 장기 이식수술을 기다리고 있다. 과학자들은 사람과 가장 유사한 장기를 가지고 있는 돼지에게서 장기를 얻기 위해 연구하고 있으며, 또 사람의 몸에서 성장할 수 있는 바이오인공장기를 개발하기 위해 연구하고 있다. 이와 같이 바이오인공장기가 더욱 발전한다면 이제 더는 장기 이식수술이 필요 없어질지도 모른다.

장기 이식수술의 현재와 미래
아직도 이식할 장기가 부족한 것이 큰 문제이다. 새로운 장기를 동물에게서 키우기도 하고, 조직공학적인 방법으로 실험실에서 키우기도 한다. 살아 있는 세포를 넣어 키우는 바이오인공장기를 개발하기도 한다. 그러나 아직도 갈 길이 많이 남아 있다.

우리나라의 장기 이식수술
1954년 미국 조지프 머리 박사의 신장이식 수술이 성공적으로 이루어진 이래, 우리나라에서는 1969년 어머니의 신장을 아들이 이식받는 데 성공하였다. 이후 전국으로 확산되어 30여 의료 기관에서 매년 1,000례 이상 신장이식수술이 시행되고 있다. 2012년에는 신장이식을 대기하는 환자 수가 12,463명에 이르렀다. 간이식의 경우 1988년 서울대학교병원에서 13세 소녀에게 뇌사자의 간이식이 성공하면서 보편화되기 시작하였다. 매년 1,000례 이상의 간이식이 이루어지고 있다.

여는 글_ 건강한 몸을 되찾아 주는 첨단 의학의 선물, 이식 4
몸의 일부를 새로운 것으로 바꾸기
이식수술은 어디까지 가능할까? 10
이식수술은 언제부터 시작됐을까? 10

초기의 이식수술
피부이식수술부터 시작하다 14
화상이 심한 환자에게 피부이식이 가능해지다 15
수혈을 통해 산모의 목숨을 구하는 데 성공하다 16
혈액형이 맞지 않은 혈액을 수혈하면 사망한다 17
각막이식을 시도하다 18
각막이식수술을 최초로 성공시키다 19

수술 기법의 발전
마취제 개발이 시급했다 22
마취제의 도움으로 통증 없이 수술받다 23
마취제의 발전으로 맹장 수술도 가능해지다 24
개의 신장이식수술에 성공하다 27
동물의 심장이식수술을 시도하다 29
혈관을 다시 연결해야 하는 문제에 직면하다 29
섬세한 바느질이 혈관봉합수술의 발전으로 이어지다 31

이식 거부반응
다른 사람의 피부이식은 거부된다 34
이식 거부반응은 왜 나타날까? 34
우리 몸의 방어 체계 면역계를 발견하다 36
우리 몸의 백혈구는 어떤 역할을 할까? 37
첫 번째 장기 이식수술
기계 장치가 신장의 역할을 대신하다 40
최초의 투석 기계를 발명하다 41
신장 두 개 가운데 하나만 있어도 살 수 있다 42
세계 최초로 장기 이식수술에 성공하다 44

거부반응 이겨내기
백혈구의 세포 분열을 방해하면 거부반응이 줄어들까? 48
면역억제제가 거부반응을 줄이다 48
혈액형 검사와 조직형 검사를 시행하다 50
분자 여권이란 무엇일까? 51

췌장과 간이식수술
당뇨병 때문에 신장이식을 받게 된다 54
췌장과 신장을 동시에 이식하다 54
간이식을 시도하다 56
간이식 환자의 90% 이상이 생존하다 57

심장이식
최초로 개의 심장이식수술에 성공하다 60
심장이식수술의 시대가 열리다 61
인공심장을 만들다 62
인공심장이 많은 생명을 구하다 63
심장과 폐를 동시에 이식하다 65
이식수술의 비약적인 발전이 이루어지다 67

손이식수술
손과 팔을 동시에 이식하다 70
얼굴과 머리이식
얼굴이식이 가능해지다 74
얼굴이식은 어떻게 가능할까? 75
머리이식은 가능할까? 76

이식할 장기 구하기
줄기세포를 이용하여 신장을 만들다 80
인공장기는 어떻게 만들까? 82
새로운 장기를 만들다 85

장기 이식수술의 현재와 미래
거부반응을 줄이는 노력이 더욱 필요하다 90
이식은 생명을 선물하는 일이다 91

우리나라의 장기 이식수술
장기 이식수술의 현황 94
신장이식수술은 어떻게 할까? 97
이식 거부반응을 치료하다 98
뇌사란 무엇일까? 101

장기 이식수술 연대기 103
이식수술을 이끈 과학자들 106
용어 배우기 110
유용한 도서와 웹 사이트 111