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.
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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.
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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.
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과학자들은 크리스퍼 유전자 가위 시스템이 어떻게 작동하는지 연구했다. 그 결과 특정 DNA 염기 서열에 맞는 RNA 형태의 크리스퍼 염기 서열을 연구실에서 만들어 캐스9에 집어넣을 수 있다는 사실을 알아냈다. 그러면 캐스9이 RNA와 일치하는 DNA 암호를 가진 게놈을 탐색해 자르기 시작할 것이다. 과학자들은 특정 유전자를 발현되지 않게 만들거나 고치는 데까지도 크리스퍼 유전자 가위 기술을 이용할 수 있다는 것을 깨달았다.
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연구팀은 어떤 세균의 게놈을 바탕으로 새로운 게놈을 만들어 그 세균에 다시 집어넣었다. 그 결과로 나온 생명체인 JCVI-syn1.0을 최초의 합성 세포라고 하는 과학자들이 있다. 반면 기존 게놈을 복사한 것이지 새롭게 설계한 게 아니라고 주장하는 이들도 있다. 그러나 벤터가 2010년 TED 강연에서 말했듯 그의 연구팀은 합성 생명체를 만들어 냈다. “지구상에서 최초로 등장한, 부모가 컴퓨터인 자기복제종입니다.”
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버냐크 노바코비치는 이렇게 말했다. “오늘날에는 직업을 가지고 나서 어떻게 살지 스스로 설계할 수 있습니다. 저는 새로운 세대가 위대하고 용감하다고 봅니다. 완전히 색다른 분야를 탐험하는 것을 두려워해서는 안 됩니다. …… 이제는 10~20년 후에 세상이 어떻게 변할지 상상조차 할 수 없어요. 여러분은 똑똑하면서도 유연해야 하고, 용감하면서도 독특한 것을 파헤쳐야 하죠. 바로 지금이 의공학에 뛰어들기 가장 좋은 시기입니다.”