유리 피추긴 박사 작성, 크라이오닉스 인스티튜트 전임 냉동생물학자

“우리 연구 계획의 큰 목적은 두 가지다. (1) 기술적·재정적으로 실행 가능한 범위 안에서 환자가 되살아날 가능성을 최대한 높이도록 현재의 표준 절차를 개선하는 것, (2) 비용이 더 들거나 덜 드는 대안 절차들을 연구하여 궁극적으로 회원이나 환자의 상황에 맞는 최선의 선택지를 폭넓게 제공하는 것이다. 초기 계획에는 다음 사항이 포함된다.

1. 현재 CI 표준 절차를 추가로 평가한다. 여기에는 쥐 뇌 절편 모델과 K/Na 비율 분석을 이용하는 작업이 포함된다.
2. 혈액 세척 단계와 사용 용액을 변경한다. 이를 위해 4°C의 RPS−2 용액을 사용할 가능성이 크다. RPS−2는 기존 문헌에 설명되어 있지만 내 요구와 판단에 따라 조성을 변경할 것이다.
3. 내가 내린 결론에 따라 관류액을 변경하고 이를 추가로 시험한다. 완충제와 일부 전해질을 바꾸고 새로운 첨가제 몇 가지를 사용하는 방안이 포함된다.
4. 앞서 말한 변경 사항과 절차의 여러 단계에서 적용하는 냉각 속도를 각각 따로, 그리고 함께 시험한다. 냉동보호제의 평형화와 세척에 관한 몇 가지 조건도 시험·평가한다. 다양한 재가온 속도 역시 시험·평가한다.
5. 일이 바라는 대로 진행되고 내 새로운 생각 중 일부가 맞는 것으로 입증된다면, 유리화와 다소 비슷하지만 더 쉽고 안정적이며 최상의 결과를 얻기 위해 아주 빠른 냉각·가온 속도가 필요하지 않은 새로운 냉동보존 방법을 만들 수 있을지도 모른다. 어떤 경우든 우리는 진전을 이룰 것이다.”

나는 2001년 11월 1일부터 연구를 시작했다. CI 연구실에서 실험 215건을 수행했고, 다른 세 연구실에서 실험 50건을 수행했다. 그 세 곳은 미국 보스턴의 하버드 의과대학, 우크라이나의 하르코프 냉동생물학 연구소, 러시아의 모스크바 신경생리학 연구소다.

지난해 연구 과제의 1번과 4번 항목을 참고하기 바란다.

나는 생검을 하지 않고도 환자의 몸과 머리에서 전반적인 글리세롤 농도를 측정하는 방법을 만들었다. 앞으로 CI의 첫 환자에게 이 방법을 사용해 현재의 CI 표준 관류 절차에 관한 정보를 더 많이 얻고, 이를 바탕으로 절차를 개선하기 시작할 것이다.

쥐 뇌 절편 모델과 K/Na 비율 분석을 이용해 글리세롤에 기반한 CI의 냉동보존 방법을 면밀히 조사했다. 글리세롤 농도를 15%에서 80%까지 달리하고, 글리세롤 노출 조건과 냉각·가온 속도를 매우 느린 수준부터 매우 빠른 수준까지 바꾸었으며, 최종 냉각 온도도 −20°C에서 액체질소 온도인 −196°C까지 달리하면서 뇌 절편의 생존성을 연구했다. 그 결과 뇌 절편의 생존성이 냉동보존 조건에 따라 어떻게 달라지는지 확인했다. 전반적으로 글리세롤 농도가 약 70%이고 냉각과 가온이 매우 빠르며 최종 냉각 온도가 −130°C일 때 생존성이 약 60%로 가장 높았다.

지난해 연구 과제의 2번과 3번 항목을 참고하기 바란다.

나는 조성을 변경한 RPS−2(제2 신장 보존 용액)를 바탕으로 새로운 혈액 세척 용액과 관류액 운반 용액을 제안했다. CI는 이 용액들을 사용할 것이다.

또한 환자의 몸을 글리세롤로 최대 70%까지 포화시키고, 0°C에서 −100°C까지는 더 빠르게 냉각하되 신체에 균열이 생기지 않도록 약 −120°C에서 −196°C까지는 매우 느리게 냉각할 것을 권고했다.

나는 쥐 해마 절편에 대한 글리세롤 냉동보존 방법을 충분히 연구했다고 생각한다. 그다음 뇌 절편에 대한 냉동보호제 일곱 가지의 독성을 조사했다. 독성이 낮은 것부터 높은 것 순으로 나열하면 에틸렌글리콜, 글리세롤, 1,2-프로판디올, 디메틸포름아미드, 디메틸설폭사이드, 에틸렌글리콜 모노메틸에테르, 포름아미드다. 앞의 다섯 가지 화합물을 각각 사용하여 글리세롤 방법보다 나은 냉동보존 방법을 찾으려 했다. 그 목적으로 사용할 수 있는 것은 에틸렌글리콜뿐이었다.

최근에는 유리화와 다소 비슷하지만 더 쉽고 안정적이며, 최상의 결과를 얻기 위해 매우 빠른 냉각·가온 속도가 필요하지 않은 새로운 냉동보존 방법을 만들기 위한 실험을 시작했다. 이는 내 연구 계획의 다섯 번째 항목이었다.

앞으로의 계획을 개략적으로 제시하기 전에 내가 따르는 연구 관점을 설명하고 싶다. 냉동보존에 관한 나의 현재 과학적 관점은 나노기술 없이는 동결된 동물 뇌조차 완전히 회복하기 어려울 가능성이 크다는 것이다. 따라서 인간의 몸을 느린 속도로 냉각하면서 실용적인 냉동보존 기술로 유리화할 수 있도록, 농도가 70%, 어쩌면 85%에 이르더라도 뇌 조직에 독성이 가장 낮은 냉동보호제 혼합물을 찾으려 한다. 이러한 관점은 뇌 조직의 유리화에 관한 내 풍부한 실험 경험에 바탕을 둔다. 뇌 조직은 모든 생물학적 조직 가운데 가장 섬세하다.

나는 독성은 최소화하면서 유리화 효과는 충분히 높은, 여러 성분으로 구성된 복합 냉동보호 용액을 찾으려 한다. 그 유리화 용액은 다음 요소들로 이루어질 것이다.

1. 조직에 침투하는 냉동보호제들의 혼합물
2. 유리화를 촉진하고 탈유리화를 억제하는 비침투성 냉동보호제
3. RPS−2보다 더 나은 운반 용액 성분
4. 효과가 있을 가능성이 있는 얼음 결정 성장 억제제
5. 독성 및 동결 스트레스에 대비하도록 뇌 조직을 준비시키는 데 효과가 있을 가능성이 있는 화합물

뇌 절편 모델을 이용한 뒤에는 사망 직후의 동물을 이용한 모델에서 연구 결과를 시험할 것이다. 또한 향후 CI의 유리화 기술을 실제 환자 사례에 직접 적용할 수 있도록 조정하기 위해 인간 사체를 대상으로 연구하는 데에도 동의한다. 물론 그러한 연구가 가능하다면 말이다.