3D 프린팅 기술로 점점 발전해가는 탈모 치료의 가능성

우리가 매일 만지는 머리카락을 보면, 1개의 모공에 1개 또는 3개 이상까지 각각 모근이 형성되어 머리카락을 자라게 하고 있습니다. 머리카락의 생성에는 상당히 복잡한 메커니즘이 필요한데요. 이러한 모근의 부족이나 모발의 부족으로 인해, 탈모의 과정을 겪는 환자들을 치료하기 위해서는 현재까지 모근을 형성시킬 적절한 매개체가 없었기 때문에 치료 방법에 대한 외과적 방법의 발전이 더뎌왔습니다. 지난 수 십년 동안 모발 이식 수술 방법은 발전해오고 더욱 정교해졌다고 해도 그 과정은 여전히 환자로부터 얻어서 다시 그 환자 자신에게 심어지는 형태로 밖에 할 수 없던 것이죠. 하지만 마이크로 3D 프린팅 기술의 혁신적인 발전으로 인해 이제 여러 연구기관에서는 좀 더 탈모 치료의 해결점을 찾을 수 있는 돌파구를 조금씩 발견해내고 있습니다. 바로 사람의 모낭 세포가 실험실 조건에서 완전히 성장한 것은 이번이 처음이기 때문입니다.

 

콜롬비아대학교의 의료 센터에서는 과학기술로 만들어진 인공 피부에서 머리카락을 만들어 내는 연구를 성공시켰습니다. 이 연구팀은 3D 프린터의 고유한 커스텀 기능을 활용해서 모낭 성장을 위한 보다 자연스러운 미세 환경을 구축했는데요. 바로 0.5mm의 넓이에 가느다란 라인을 가진 플라스틱 모낭 모형을 3D 프린팅 기술을 통해 만들어냈습니다. 기존에는 상상도 할 수 없었던 과학적 가정만 가능했던 일들을 현실 속에서 만들어내고 있는 것이죠.

 

하지만, 이렇게 혁신적으로 개선된 3D 프린팅 기술이 있음에도 불구하고, 이 연구팀은 또 다른 어려움에 직면하게 됩니다. 사실 이 연구팀의 동물 실험, 다시 말하면 쥐와 닭과 같은 동물에게 테스트된 임상 시험의 결과는 탁월한 결과물을 도출해 낼 수 있었지만,당장 사람에게 적용시키기에는 무리가 있었습니다. 사람의 세포에는 이와 같은 형태의 머리카락 생성 방법에 대해 내성이 있었기 때문입니다. 이 때문에 이 연구팀은 사람의 모발 세포가 가진 저항을 줄이기 위해 사람의 모발 세포가 정상적으로 생존할 수 있는 3D 환경을 구축하는데 연구를 지속했습니다. 임상 시험의 지원자들로부터 채취한 모낭 세포를 약간 사용하면서 케라틴을 생성하는 세포와 결합시키게 되었는데요. 기존 연구 중에 모발 성장을 자극하는 것으로 밝혀진 JAK 억제제 성분이 포함된 성장 인자 물질을      세포에 지속적으로 공급해주었고 결국은 이 인체 세포에 대한 실험으로 머리카락이 자라나는 성과를 내게 되었습니다. 이 연구팀이 언급한 바에 따르면, 완전히 형성된 인간의 모낭을 완전히 시험적으로 만들어 내는 데에는 약 3주가 걸린다고 합니다. 비슷한 방식으로 이러한 형태의 3D 프린팅 기술로 제작된 모낭 모형을 동물 실험 상, 쥐에게 이식했을 경우에도 기존 결과와 마찬가지로 약 3주의 시간이 흐르면 머리카락을 형성하는 세포 변화가 나타난다고 하니 과연 이 기술은 전 세계 탈모 환자들에게 기적처럼 좋은 소식이 아닐 수 없습니다.

 

사실 이러한 인공적인 기술을 통해 자연적인 세포의 변화로 머리카락을 얻을 수 있는 것은 기존의 탈모 환자들이 행하던 모발 이식 수술에 비해 효과적으로 안전하고 더 저렴한 형태의 치료가 가능하다는 뜻일 것입니다. 이 방법은 앞으로도 더 많은 연구가 추가되어야 하겠지만, 이러한 방식으로 만들어진 모발 모낭은 수많은 탈모 환자들에게 새로운 모낭의 무제한 공급원을 가능하게 해 줄 것입니다. 이렇게 배양된 실제 자신의 모근으로 다시 환자 자신에게 이식할 수 있다면, 정말 좋은 일일 텐데요. 심지어 기존 모발 이식 수술에서 통용되던 뒤통수 부근의 모근을 채취하지 않아도 되는 방법이니 수술에 따른 모근 채취 부위의 통증도 없앨 수 있는 일석이조의 효과를 가져올 수 있을 것 같습니다. 이 기술은 전세계적으로 탈모로 고통받는 수많은 환자들에게 발모의 가능성을 상당히 크게 넓혀주는 일인데요. 어찌보면 머리카락 복원 수술은 더 이상 자신의 머리카락을 채취하거나 기증자의 머리카락에 기대하는 등의 제한적인 여건을 고려하지 않아도 되는 시대가 올 수 있겠네요.

 

이러한 3D 프린팅 기술을 활용한 모낭 모형실험의 결과는 다른 분야로도 광범위하게 사용될 수 있습니다. 예를 들면, 피부 대체 요법의 사용이라든가, 약물 개발, 미용 테스트에서의 동물 실험을 대체할 수도 있을 것이고요.또한 심각한 피부 손상의 개선에도 적용될 수 있겠습니다. 실제로 모발 이식 수술에는 보통 환자당 4천4백 개의 수술용 머리카락이 필요한데 이 기술을 활용한다면, 환자의 피부 구조당 약 5천 개의 머리카락 모낭을 배양해 내어 만들어 낼 수 있다고 합니다. 앞서 언급한 바와 같이, 현재의 모발 이식 수술은 환자의 두피의 한 부위에서 모근과 채취해서 다른 부위로 모발을 옮기는 것에 의존하고 있는 실정입니다. 이 연구가 앞으로 발전적으로 지속된다면 인체 세포의 모낭 1개 만으로도 약 2천 개의 배양된 또 다른 모낭을 이식하는 것이 가능할 것으로 보입니다.

 

하지만 이 3D프린팅을 통한 모낭 모형의 배양 기술은 아직 그 이론적 기초에 따른 1차적인 성공적 결과물 이기 때문에 아직까지 실제 탈모 환자들에게 적용하기에는 어려움이 남아 있습니다. 더 많은 임상 실험과 더 많은 외과적 데이터들이 모여 의료계의 안정성 논의가 허용되어야지만 실제 의료기관에서 범용적으로 시술이 가능하기 때문이죠. 이 연구팀은 이 연구의 더 발전된 결과를 도출하기 위해 이러한 기술적인 과정들을 더욱 최적화하는 일 외에도 모낭 자체를 색소화할 수 있는 방법을 찾기 위해 우리 머리카락을 구성하고 있는 멜라닌 색소에 대한 연구를 추가적으로 진행하고 있습니다. 그래야지만 각기 다른 인종의 각기 다른 수많은 사람들의 머리카락을 사람 개개인에 따른 맞춤형 머리카락으로 이식시킬 수 있기 때문이죠. 우리가 일상에서 새치나 흰머리를 염색할 때 우리가 수많은 염색약의 색깔들 중에서 가장 자신의 머리카락 색깔과 유사한 색의 염색약을 골라내어 염색을 하는 것과 같은 이치입니다.

 

또한, 이 연구팀은 3D 프린팅을 통한 모낭 모형으로 모낭 형성을 시키는 것에 더하여 각 모낭에 대한 성장 인자와 그에 따른 추가적인 배양 세포들을 만들어 내길 고대하고 있습니다. 이렇게 아직까지 연구단계이긴 하지만, 근본적으로 의료용 모발의 무한 생산이 가능한 시대가 도래할 것은 분명합니다.