미래를 바꾸는 의학x공학

들어가며: 나무 발가락에서 인공 망막까지, 위대한 의공학

1장 인간이 도롱뇽처럼 재생될 수 있다면?
초능력을 가진 줄기세포
우파루파는 재생 챔피언

2장 맞춤형 인공 장기의 시대가 열린다
삐걱대는 무릎이여 안녕
더 건강한 폐로 숨쉬기 위해
작지만 강한 장기칩

3장 모든 것을 가능하게 만드는 뇌의 힘
해삼과 모기에게 배우는 뇌 지키는 법
사이보그와 함께 다가올 미래
생각만으로 움직이는 세상

4장 인간 게놈을 편집하면 벌어지는 일
영리하고 정확한 크리스퍼 유전자 가위
유전자 편집으로 암세포를 정복하라
눈으로는 볼 수 없는 DNA 수선

5장 신경과학계에 부는 돌풍들
광유전학으로 밝혀지는 뇌의 비밀
통증 치료부터 약물 남용 방지까지
행복을 만드는 자기유전학
뇌전증의 희망이 될 화학유전학

6장 유전공학에서 한 발 더, 합성생물학
오랫동안 살아남는 물질 만들기
합성 세균이 만들 미래

7장 의공학자가 되는 길
의학의 한계를 뛰어넘는 의공학
의공학자는 단서를 찾는 과학자
의공학을 선택한 사람들

용어설명

의학과 공학이 결합된 의공학은 갑자기 하늘에서 뚝 떨어진 학문이 아니다. 수천 년 동안 인류는 서투르게나마 신체 부위를 고치거나 바꿨다. 가장 오래된 인공 기관은 고대 이집트로 거슬러 올라간다. 나무 발가락을 달고 있는 미라가 발견된 것이다. 하지만 21세기인 요즘에는 콘택트렌즈, 안경, 보청기를 흔히 볼 수 있다, 이 모든 것이 부상이나 질병에 맞서 신체를 고치려고 의공학을 사용하는 방식이다. 우리는 의학 그리고 삶 자체를 생각하는 방법까지도 완전히 뒤바꿀 의공학 혁명 한가운데에 있다.

아탈라가 이끄는 연구팀은 인간의 턱뼈, 근육, 귀까지도 만들어 내는 3D 바이오프린터 개발에 힘써 왔다. 귀를 만들기 위해 컴퓨터 단층 촬영CT으로 인간의 귀를 촬영하고 엑스선을 이용해 몇 번이나 3D 도면을 그렸다. 그러고는 생분해성 폴리머를 채운3 D 바이오프린터로 도면을 따라 귀 모양 지지체를 만들었다. 연구팀은 연골세포와 피부세포를 이 지지체에 이식했다. 연골세포는 귀나 코처럼 적당히 말랑하면서도 단단하고 탄력이 있는 조직(연골)을 만드는 역할을 한다. 아탈라는 필수 영양소와 산소를 세포로 운반할 작은 ‘혈관’도 만들었다. 약 6개월 후 ‘잉크’로 쓰인 재료가 생분해되었고, 그사이 이식한 연골세포와 피부세포는 자라고 증식해 인간의 세포로만 이루어진 귀 하나가 완성되었다.

영화 〈매드맥스: 분노의 도로〉에서, 샤를리즈 테론이 연기한 최고 사령관 퓨리오사는 뇌의 힘으로 움직이는 인공 팔을 장착하고 있다. 영화 속에서만 가능한 이야기 같지만, 현실에서도 생각만으로 인공 기관, 로봇 등 외부 장치를 통제하는 능력을 손에 쥘 날이 다가오고 있다. 바로 ‘뇌-컴퓨터 인터페이스’라는 기술 덕분이다. 이 기술은 뇌가 보내는 전기 신호를 인식하고 분석해 기계 또는 다른 사람에게까지 전달한다.