'형질전환 미니돼지'에 거는 기대…장기 이식 대안 될까

• 옵티팜, 사람 장기 크기와 유사한 미니돼지로 피부·각막 거쳐 신장 이식까지 개발

옵티팜에서 사육하는 형질전환 미니돼지. 최근 이종 장기를 통한 이식이 기대를 모으고 있다. 

[데일리팜=이탁순 기자] 국내 장기이식 대기자가 5만5000명을 넘어서며 장기 수급 불균형이 국가적 보건 문제로 심화되는 가운데, 바이오기업 옵티팜이 형질전환 미니돼지를 활용한 '이종장기(Xenotransplantation)' 개발로 관심을 모으고 있다.

6일 옵티팜 오송 본사를 방문한 식품의약품안전처 출입 전문지 기자단 대상 간담회에서 김현일 옵티팜 대표와 심주현 재생의료연구팀장은 장기이식 대기 현실을 극복하기 위한 형질전환 돼지 R&D 전략과 청정 사육 인프라를 공개했다.

"장기 받으려면 평균 6년"…절박한 환자들에게 '이종장기'가 대안

보건복지부 국립장기조직혈액관리원에 따르면 국내 장기이식 대기자는 약 5만5002명에 달하지만, 뇌사 기증자는 2025년 기준으로 연간 370명 수준에 불과하다.

국내에서는 매일 평균 8명의 환자가 적합한 장기를 찾지 못해 생을 마감하고 있으며, 미국 역시 하루 20여 명이 대기 중 사망한다.

이식 대기자들이 가장 많이 찾는 장기는 '신장(대기자 3만5879명)'으로, 평균 대기 시간만 2160일(전체 평균 약 6년/2193일)에 이른다.

김현일 옵티팜 대표

김현일 대표는 "고령화와 만성질환 증가로 이식 대기자는 눈덩이처럼 불어나고 있지만 기존 기증 장기 시스템만으로는 수요를 도저히 감당할 수 없다"며 "절박한 환자들의 생명을 살리기 위해서는 안정적인 장기 공급이 가능한 이종장기 개발이 필수적"이라고 강조했다.

이에 따라 사람과 장기 크기 및 생리학적 특성이 유사한 돼지의 장기를 이식하는 ‘이종장기 이식’이 만성적 장기 부족을 해결할 실질적 대안으로 떠오르고 있다.

글로벌 의료계에서는 이미 돼지 장기를 사람에게 직접 이식하는 임상 단계에 본격 진입했다.

미국에서는 메릴랜드 의대(심장)와 하버드 의대(신장) 등에서 유전자 편집 돼지 장기를 말기 환자에게 이식해 각각 수개월간 생존시키는 데 성공했다. 이를 바탕으로 미국 FDA는 레비비코어(Revivicor)의 이종 신장·심장과 이제네시스(eGenesis)의 신장에 대해 정식 임상을 잇달아 승인하며 상용화 문턱을 대폭 낮췄다.

중국과 일본도 서두르고 있다. 중국 안후이·광저우 의대에서는 간·폐 복합이식과 신장 이식(최장 261일 기능 유지) 연구를 진행 중이며, 일본 메이지대 벤처 폴메드텍 역시 2028년 인체 신장 이식을 목표로 형질전환 돼지 출산에 성공하는 등 글로벌 경쟁이 가열되고 있다.

김 대표는 "미국 FDA가 정식 임상을 허가하면서 이종장기는 이제 기초 연구를 넘어 실제 환자 치료를 위한 임상 시대로 완전히 전환됐다"며 "국내 기술력도 글로벌 선두권과 격차 없이 빠르게 따라붙고 있다"고 설명했다.

돼지 장기를 사람에게 안전하게 이식하기 위해서는 초급성·급성 면역거부반응을 없애고 인수공통감염병을 원천 차단해야 한다.

옵티팜은 일반 식용 돼지와 달리 성체 기준 체중 60~80kg으로 사람의 장기 크기와 유사한 미니돼지를 활용하며, 글로벌 선두 기업 수준인 총 10개의 유전자 변형(면역거부 유전자 넉아웃 4개 + 인간 유전자 넉인 6개)을 적용한 원료동물을 독자 구축했다.

회사는 초급성 거부반응을 유발하는 항원 유전자를 제거하고, 인체 보체 제어 및 면역 조절 유전자를 삽입했다. 또한 내인성 레트로바이러스(PERV-C) 음성 개체와 O형 혈액형 미니돼지를 확보해 이식 적합성을 극대화했다.

아울러 안정적인 후대 생산 체계도 확립했다. '유전자 편집 → 체세포 복제란 이식 및 1세대 생산 → 종돈화 → 자연교배' 방식을 확립해 동일한 유전 형질을 가진 원료동물을 100두 이상 안정적으로 확보·유지하고 있다는 설명이다.

심주현 팀장은 "매번 새로운 돼지의 유전자를 일일이 편집하는 것이 아니라, 검증된 형질전환 1세대를 종돈화한 뒤 자연교배를 통해 동일한 유전 형질을 안정적으로 물려주는 체계를 갖췄다"며 "비임상과 임상 진입뿐만 아니라 향후 대량 공급 및 사업화 단계까지 염두에 둔 생산 모델"이라고 설명했다.

‘반도체 공장급’ DPF 시설에서 무균 사육…피부·각막 거쳐 신장으로

사육 환경 역시 병원체를 철저히 통제한 무균 환경으로 운영된다. 옵티팜은 무균 청정 사육시설(DPF)을 구축해 100여 종 이상의 병원체를 상시 관리하며, 제왕절개를 통해 자돈을 확보함으로써 외부 병원체 감염 경로를 원천 차단했다. 올해 10월에는 임상 전용 이종장기 cGMP 시설까지 완공해 원료 생산의 신뢰도를 한 단계 더 끌어올린다.

심 팀장은 사육 인프라와 관련해 "시설 내부로 공급되는 모든 공기는 고성능 필터를 거치며 온·습도 역시 엄격히 통제된다"며 "일반 축사가 아닌, 사람에게 쓰일 바이오 원료 의약품을 생산하는 반도체 클린룸 수준의 청정 시설"이라고 부연했다.

개발 단계는 위험도와 환자 안전을 감안해 순차적으로 접근한다.

화상 치료용 이종 피부는 2027년 임상 승인을 목표로 비임상을 진행 중이며, 각막은 세계이종장기이식학회 가이드라인 요건을 이미 충족했다. 1형 당뇨 치료를 위한 췌도 역시 영장류에서 300일 이상 생존 기록을 세워 2028년 임상 승인을 추진한다.

신장의 경우 영장류 이식에서 국내 최장인 221일 생존 데이터를 확보했다. 김 대표는 신장을 심장보다 우선 개발하는 배경에 대해 "이식된 신장에 문제가 생기더라도 환자는 다시 투석 치료로 돌아갈 수 있지만, 심장은 오작동 시 환자 생명과 직결된다"며 "신장에서 충분한 안전성과 비임상·임상 데이터를 확보한 뒤 심장으로 확장하는 것이 환자 안전과 성공률 측면에서 가장 합리적인 전략"이라고 설명했다. 옵티팜은 정부 지원과 발맞춰 2028년 이후 인체 신장 이식 임상 진입을 목표로 비임상 데이터를 축적하고 있다.

김 대표는 "수많은 장기이식 대기자들이 기증자를 기다리다 생을 마감하는 비극이 매일 반복되고 있다"며 "세계적 수준의 형질전환 돼지 편집 기술과 무균 원료동물 생산 체계를 기반으로 장기 부족 문제를 해결하는 이종장기 국가 대표 바이오 기업으로 도약하겠다"고 밝혔다.

옵티팜은 2000년 설립된 바이오 전문기업으로, 이지홀딩스 그룹 계열의 상장사다. 국내 가축 질병 병성 감정 시장점유율 1위(약 60% 이상)의 동물진단 사업과 동물약품 유통, 친환경 항생제 대체재인 박테리오파지 사료첨가제 등 탄탄한 동물 헬스케어 캐시카우를 보유하고 있다.

최근에는 동물 바이오 기술을 바탕으로 구제역 및 수족구 VLP(바이러스 유사입자) 백신 개발, 박테리오파지 기반 젖소 유방염 치료제, 형질전환 미니돼지를 활용한 이종장기 개발 등 고부가가치 인체 헬스케어(Human Healthcare) 영역으로 연구개발과 사업 포트폴리오를 빠르게 확장하고 있다.