어찌하면 장기 이식할까…알렉시 카렐, 불가능을 가능케하다
어찌하면 장기 이식할까…알렉시 카렐, 불가능을 가능케하다
  • 김종현
  • 승인 2020.08.19 21:20
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대구, 노벨상을 품자 - (27) 어머니가 오방색보자기 깁듯 혈관 및 장기이식을
봉합의술의 오랜 역사
BC 1,100년경 미라서 봉합 흔적
바늘·실 대신 동물 뼈·말총 등 사용
AD 10세기 스페인서 많은 개량
1908년 첫 수술용 스테플러 개발
1964년 제품 생산화 본격 시작
 
노벨상-동의보감
동의보감에도 봉합시술이 소개되듯 봉합수술의 역사는 깊다.

최근 우리나라는 코로나19 방역에 살균성 금속의 이온을 이용하여 구리이온 번호표식, 승강기 항균필름 터치스크린(touchscreen)은 물론, 최근 한 제약회사(Medi-Fiber)에선 구리나노이온 마스크(blue mask)를 제작 시판하고 있다. 코로나19 전염을 고민하던 프랑스 육군이 구리나노이온 마스크실험에 참여하겠다고 제안했다.

캐나다 알베르트대학교 최효직(崔孝直) 생의공학 교수(Hyo-Jick Choi, biomedical engineering professor, University of Alberta, Canada)는 나트륨이온을 이용한 소금마스크(salt mask)를 개발해 시판할 모양이다.

최 교수 등은 단순한 금속이온의 바이러스와 같은 i) 미생물에 무기물 혹은 유기물의 이온화 작용, ii) 인체 혹은 생명체의 세포간의 흥분과 억제의 이온(전위)화 메커니즘(ionic mechanisms), iii) 세포내 단일이온채널(single ion channels in cells), iv) 소프트탈착 이온화방법 개발(soft desorption ionization methods) 등의 방향으로 연구를 해왔다. 이런 이온화현상을 전자계측기로 포착하여 질병진단과 치료를 하는 방안도 강구되어야 한다.

1963년 오스트레일리아 출신 스위스, 영국, 호주의 국적을 가졌던 신경과학 및 심리학자인 존 커루 에클스(Sir John Carew Eccles, 1903~1997)와 영국의 신경생리학자인 앨랜 로이드 호지킨(Alan Lloyd Hodgkin, 1914~1998) 그리고 영국 전기생리학자 혹은 생리학자인 앤드류 필딩 헉슬리(SirAndrew Fielding Huxley, 1917~2012)에게 “신경세포막의 말초 및 중추부분의 흥분과 억제에 관련하는 이온기전을 발견한 공로”로 3인 공동 노벨생리의학상을 수여했다.

특히 앨랜 로이드 호지킨은 영국 옥스퍼드셔 밴버리(Banbury, Oxfordshire)에서 태어나 아버지는 1918년 4살 때에 이질로 바그다드에서 세상을 떠났다. 어머니는 라이오넬 스미스(Lionel Smith)와 재혼했지만 같이 생활했다.

맬버른 인근 다운스 스쿨과 그레샴 스쿨에서 중·고등학교 과정을 겨우 마쳤다. 1930년 조류보호왕립협회(Royal Society for the Protection of Birds)에서 개최하는 공립학교 논문경연대회(Public Schools Essay Competition)에서 동메달을 수상했다.

이어 캠브리지대학교 트리니티 칼리지(Trinity College, Cambridge University)에 들어가 졸업했다. 1938년 뉴욕 록펠러연구소(Rockefeller Institute, New York)에서 연구했으며, 플리머스해양생물연구소(Marine Biological Association Laboratory in Plymouth)와 캠브리지대학교 생리학연구실(Physiology Laboratory, University of Cambridge)에 영국의 앤드루 헉슬리와 신경의 흥분과 전도의 기제에 대한 연구를 했다. 특히 ‘신경흥분에 관련되는 나트륨이론’을 확립했다.

1991년 독일의 세포생리학자 에르빈 네어(Erwin Neher, 1944년생)와 신경생리학자 베르트 자크만(Bert Sakmann, 1942년생)에게 “세포에서 단일이온채널의 기능을 발견한 공로”로 노벨생리의학상을 2인 공동수여했다. 에르빈 네어는 독일 바이에른 란츠베르크암레흐(Landsberg am Lech, Bavaria, Germany)에서 태어나 1963년부터 1966년까지 뮌헨공과대학(Technical University of Munich)에서 물리학을 배웠다.

1969년 풀브라이트 장학금(Fulbright Scholarship)을 받아 미국 위스콘신대학 메디슨 캠퍼스(University of Wisconsin-Madison)에서 1년간 석사학위를 취득, 1970년 뮌헨대학에서 박사학위를 취득했다.

박사후 연수과정(post-doc xourse)으로 예일대학교 찰스 스티븐(Charles Steven, 1934년생) 실험실에 연구조교로 있는 동안 동료연구원 에바마리아 네어(Eva-Maria Neher)를 만나 1978년에 결혼했다. 1968년부터 1972년까지 뮌헨의 맥스프랑크연구소(Max Planck Institute)에서 연구를 했으며, 1972년부터 괴팅겐대학교의 맥스프랑크연구소에서 베르트 자크만(Bert Sakmann)과 함께 세포막생리학 공동연구프로젝트를 추진하는 중 패치클램프기술(patch-clamp technique)을 개발하여 세포막 사이의 미세한 통로를 통해 나트륨, 칼륨 등의 이온이 오고간다는 사실(single ion channels in cells)을 밝혀냈다. 바로 오늘 우리가 알고 있는 ‘나트륨-칼륨 펌프(Na+/K+-ATPase)’다.

 

장기이식 성공까지
프랑스 생물학자 ‘알렉시 카렐’
1차세계대전 참전병사 치료 위해
최소피해로 혈관봉합 기법 창안
1908년 장기이식도 성공시켜
1912년 노벨생리의학상 수상

◇혈관·장기이식 공로로 노벨생리의학상

2007년 1월에 개봉한 영화 아포칼립토(Apocalypto)에서 기억나는 명대사는 “거대한 문명은 외세정복 이전에 이미 내부로부터 붕괴되었다(A great civilization is not conquered from without until it has destroyed itself from within)”다. 생생하게 회상되는 명장면은 지철기(stapler)로 전사들의 상처를 봉합하는 장면이다. 마치 어머니가 알록달록한 자투리 천으로 오방색보자기를 꿔 메듯이 사람의 인체를 봉합(Surgical suture)하는 의술이다. 봉합의술은 BC 1,100년경 미라(mirra)에도 흔적이 있는 걸 볼 수 있으나 역사상에서는 이보다 이전인 BC 3,000년경 봉합사(thread)와 바늘(needle)을 사용해 인체를 봉합했다.

물론 바늘은 오늘날과 달리 동물의 뼈, 은, 구리, 알루미늄 혹은 와이어(wire) 등이었고, 봉합사는 아마, 대마, 사람의 머리칼, 말총, 동물의 힘줄 등을 사용했다. 기록상으로는 BC 500년경 인도 현자(의사)들의 산스크리트어(Sushruta)에도 기록에 많이 나오고 있다. 그리스 히포크라테스(Hippocrates, BC 460~370)와 후기 로마 아우렐리우스 코넬리우스 켈수스(Aulus Cornelius Celsus, BC 25~AD 50)가 봉합기술을 개발했다고 전해진다. AD 로마 당대의 최고의사 클라우디오스 갈레노스(Claudius Galenus, AD 130~210)는 봉합사를 개선했고, AD 10세기 스페인의 의사 알 자라위(al-Zahrawi Abulcasis, 936~1013)에 의해 수술바늘과 봉합사가 많이 개량되었다.

봉합사 살균은 1906년에 요오드처리(iodine treatment)가 창안되었다. 봉합사에 있어서도 실크, 화합사, 합성고분자섬유 등으로 다양하게 개발되었다. 바늘과 실로 봉합하는 기술은 발전을 거듭해 1908년 헝가리 외과의사에 의해 지철기(stapler)를 모방한 3.6kg의 외과수술용 스테플러(surgical stapler)가 제작되었다. 1950년 소비에트연방에서 이 기술이 창자 및 혈관 등의 봉합에 허용되었으며, 1964년 미국 사업가 레온 허슈(Leon C. Hirsch)에게 소개되어 제품 생산화가 되었다. 한때는 수술용 스테플러로 폐(肺)밀봉수술(sealing lung tissue)을 받았던 환자로부터 공기가 누출된다는 불만이 있었다.

1912년 프랑스의 생물학자이고 외과의학자인 알렉시 카렐(Alexis Carrel, 1873~1944)에게 “혈관봉합, 혈관 및 장기이식에 대한 공로를 인정해” 단독 수상자로 노벨생리의학상을 주었다.

그는 제1차 세계대전 프랑스 육군 군의관 소령으로서 참전병사들의 심부창상(深部創傷) 감염치료를 위해 영국 데이킨(H.D. Daykin)과 공동으로 데이킨-카렐방법(Daykin-Carrel Method)을 개발했다.

혈관봉합(vascular suture)을 위해 ‘삼각측량(triangulation)’기법을 응용해 최소피해로 봉합기법을 창안했으며, 장기이식(organ transplants)에도 기여한 공적이 컸다.

프랑스 생트푸아레리옹(Sainte-Foy-les-Lyon)에서 태어나 독실한 기독교 집안에서 예수회교육을 받았으면서 성장했다. 1900년 리옹대학교(Universite de Lyon) 의학부를 졸업하고 모교 강사를 시작했다. 1902년에 실험외과학 연구를 시작해 혈관의 양단단문합(兩斷端吻合, bilateral anastomosis)에 성공했다.

1904년 미국 시카고대학(University of Chicago)과 1906년 뉴욕 록펠러연구소(Rockefeller Institute of Medical Research)에서 찰스 린드버그(Charles A. Lindbergh, 1902~1974)와 공동연구로 장기이식이 가능한 관규(關竅)펌프를 발명했다. 1908년에 미국 의사인 찰스 구스리(Charles Claude Guthrie, 1880~1963)와 같이 신장과 지라의 장기이식(organ transplants)을 성공시켰다.

글·그림=이대영<코리아미래연구소장>

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