인공혈액 (artificial blood)은 수혈에 사용할 수 있는 안전한 혈액을 충분히 공급하기 위해 다양하게 개발되어 왔다.
고령화 사회가 되어 헌혈 대상자가 감소하고 있다는 점, 수혈전파성 감염을 완전히 배제할 수는 없다는 점 등 혈액 대체제 개발의 필요성이 있다.
1. 적혈구 대체제
1) 혈색소 기반 산소 운반체 (hemoglobin based oxygen carrier, HBOC)
이는 동물의 피에서 적혈구 내 산소 운반 역할을 담당하는 혈색소 (hemoglobin, Hb)를 추출한 후 혈액 내에서 오랜 시간 동안 작용하도록 변형하여 만든다.
혈액형에 관계없이 투여할 수 있다.
멸균이나 여과법을 사용할 수 있어 수혈전파성 감염으로부터 안전하다.
단점은 혈액 내에서 수 시간 정도밖에 작용하지 못하는 점, 심근경색 등 심각한 부작용이 많다는 점이 있다.
따라서 현재는 거의 사용되고 있지 않다.
2) 과불화탄소 기반 산소 운반체 (perfluorocarbon based oxygen carrier, PBOC)
이는 carbon과 fluorine의 혼합물로, fluorine에 산소가 결합하는 특성을 이용한 것이다.
감염의 위험성이 없고 보관기간이 길다는 장점이 있다.
혈색소 기반 제제보다 산소운반량이 적고 부작용이 심하여 사용되고 있지 않다.
3) 체외생산 적혈구제제 (ex vivo generation of red blood cells)
줄기세포 (stem cell) 관련 분야가 발전하면서, 생체 내에서 조혈모세포에서 적혈구로 분화하는 환경을 모방하여 체외에서 적혈구 자체를 생산하는 것이 가능하게 되었다.
줄기세포 공급원으로는 조혈모세포 또는 적혈구 전구세포를 만들 수 있는 여러 형태의 전구세포를 이용할 수 있다.
배아줄기세포는 RhD 항원 음성 O형 공여자로부터 확립된다면 이론적으로 RhD 음성 O형 적혈구를 무한히 만들 수 있어서 관심을 받았지만 아직 확립되지 않았다.
유도만능줄기세포 (induced pluripotent stem cell, iPSC)로부터 조혈모세포를 만든 다음 이로부터 혈액세포로 분화시키거나 혹은 적혈구 전구세포 상태에서 자가증식 (self-renewal)하는 세포주 (cell line)를 만들어 필요할 때 분화시키는 방법이 각광받고 있다.
2014년에 2 mL의 소량의 적혈구제제를 체외에서 만들어 인체에 수혈해 안전성을 입증한 보고가 있다.
다른 줄기세포 유래 세포치료제에 비해 적혈구제제는 매우 많은 세포 수가 필요하기 때문에 경제적으로 효율적이면서도 안전하게 생산하기 위해 바이오리액터를 이용한 대량생산 방법과 배양 배지 개발 연구가 진행되고 있다.
2. 혈소판 대체제
혈소판도 체외생산 적혈구처럼 배아줄기세포, 유도만능줄기세포, 조혈모세포, 거핵구 세포주로부터 분화시키는 연구가 활발하다.
만능 공여형 혈소판 (universal platelets) 생산이 가능하며 만들어진 혈소판은 체내 혈소판과 비교하여 비슷한 응집능을 보여서 향후 수혈에 사용될 가능성이 있다.
향후 수혈의학은 변화하는 혈액대체제 분야에 관심을 갖고 대비하여, 현재와 마찬가지로 세포 보관 (banking) 및 혈액제제의 질관리를 통해 환자에게 안전하고 효과적인 세포치료가 이루어질 수 있도록 하는 데에 중추적인 역할을 해야 한다.
Reference
Hematology, 3rd ed.
