연구팀이 본 과제를 통해 반드시 개발하려 한 핵심 기술은 ‘면역 거부반응을 없애는 것’과 ‘장기로 기능할 수 있는 크기로 만드는 것’. 모든 연구개발 과정이 이 핵심을 향하고 있다고 설명했다.

정 교수의 설명에 따르면 면역 거부반응을 방지하는 데는 크게 세 가지 방법이 활용된다. 첫째, 면역관문 단백질 발현을 통해 면역 체계를 회피 하는 것, 둘째, 크리스퍼 유전자가위 기술을 통한 유전자 편집을 통해 면역원성을 낮추는 것, 셋째, 면역세포가 이식된 오간모듈을 인식하지 못하도록 체내환경과 유사한 소재를 사용하는 것이다. 주의할 점은 이미 발표된 기술이나 특허 등을 피해야 한다는 점이다. 국내 원천기술을 확보하기 위한 연구이기 때문이다.

고심 끝에 탄생한 방법은 ‘하이브리드 유전자조작 기술’이다. 문제를 일으킬 만한 특정 유전자를 제거하고, 우호적인 역할을 할 면역세포는 잘 붙도록 개발했다. 또 3D 프린트를 통과하는 과정에서 세포를 보호하기 위해, 돼지 간에서 추출한 하이드로젤을 덧입혔다. 돼지 간은 사람의 간과 92% 이상 유사한 단백질을 가지고 있어, 이를 잘 활용할 경우 세포의 기능을 높이는 데 효과적이다.

이식이 가능한 수준으로 큰 장기를 만드는 것이 가장 어려운 과제다. 3D 프린팅에 쓰이는 생체 재료는 ‘바이오 잉크’라고 부른다. 보통의 잉크가 탄탄한 밀가루 반죽과 질감이 유사하다면, 바이오 잉크는 묽은 튀김 반죽 수준이다. 그 때문에 작은 모듈 하나를 쌓는 데도 오랜 시간이 소요된다. 아주 얇고 탄탄하게 쌓아야 뭉개지지 않는다. 모듈을 더 잘 쌓는 새로운 3D 프린터를 개발하고, 사용하는 노즐도 꾸준히 업그레이드한다. 쌓는 방법도 수십 수백여 가지에 이른다.

“1mg의 모듈을 수십 개, 수백 개 쌓아 장기로 만들려면 여러 굵기의 혈관이 모듈 구석구석에 삽입돼야 합니다. 세포 하나하나가 숨 쉴 수 있도록 장기를 만들기도 어렵지만, 완성된 장기가 제 역할을 제대로 할 수 있도록 신경 써야 하니 쉬운 일이 아니지요.”

연구팀은 본 과제가 끝날 무렵 모듈 10~20개를 이어 붙인 1~2g 수준의 장기를 만들 수 있을 것이라 전망했다. 누구든 뒤를 잇는 연구팀이 더 큰 성과를 낼 것이라 믿으며.

이번 인터뷰를 준비하며 가장 궁금했던 점은 ‘기계공학과 교수들이 왜 바이오 연구에 뛰어들었냐’는 것이었다.

“기계공학의 본질은 ‘만드는 것^{Manufacturing}’입니다. 이번에는 바이오 분야에 포커싱한 것뿐이지요. 어쩌면 불가능에 대한 도전의 역사를 만들고 있는 것일지도 모르고요. 그 과정에서 오가노이드 세포 기술, 바이오 잉크 기술 등이 생성되었고 관련 스타트업도 태어났습니다. 과제가 끝나고 나면 3D 프린팅 기술도 비교할 수 없을 만큼 달라져 있을 겁니다.”

AI 기술이 빠르게 발전하며 연구개발에도 특이점이 중요해지고 있다. 전공에 얽매이지 않고, 틀에 갇히지 않으며 성공과 실패로만 판단하지 않는 알키미스트 프로젝트를 통해 만난 POSTECH의 도전이 우리 연구개발 시스템에 새로운 가능성을 만들고 있었다.