개에게 적용한 유리화

CRYONICS INSTITUTE · RESEARCH

개에게 적용한 유리화 절차

토르의 관류와 냉각 과정을 기록한 크라이오닉스 연구 사례

2월 10일 목요일, 크라이오닉스 연구소(CI)는 회원인 케빈 보일의 개를 관류했습니다. 회원의 개에게 유리 피추긴 박사가 개발한 유리화 혼합액(VM)을 사용해 관류한 것은 이번이 두 번째였습니다.

케빈은 사랑하는 개 토르의 건강이 나빠지는 모습을 안타깝게 지켜보다가, 냉동보존에 가장 좋은 조건을 마련하기 위해 안락사를 선택해야 한다는 어려운 결정을 내렸습니다. 토르는 뒷다리의 퇴행성 척수병증이 악화되어 심하게 절었고, 한때 건장했던 몸의 체중은 원래의 3분의 2로 줄었습니다. 케빈은 토르의 상태를 살피면서 언제 안락사를 시행하는 것이 가장 좋을지 고민했습니다. 반려견을 너무 일찍 떠나보내고 싶지는 않았지만, 예상치 못한 죽음으로 양호한 냉동보존의 가능성이 낮아지는 위험도 감수하고 싶지 않았습니다.

토르의 상태가 분명히 악화되자 케빈은 마침내 어려운 결단을 내렸습니다. 토르와 케빈, 케빈의 여자친구 셰릴은 케빈의 밴을 타고 매사추세츠에서 미시간까지 왔습니다. 운명의 그 목요일 오전 9시, 저는 CI 시설 문 앞에서 몹시 슬퍼 보이는 케빈을 만났습니다. 케빈과 셰릴은 CI에서 토르와 마지막 한 시간을 함께 보냈습니다. 셰릴 역시 토르의 상태와 안락사를 앞둔 상황에 마음이 크게 상한 것이 분명했습니다.

오전 10시가 되기 직전에 우리는 모두 CI 시설에서 몇 블록 거리에 있는 동물병원으로 차를 타고 갔습니다. 이 일을 맡은 수의사는 매우 세심하고 따뜻하며 유능한 사람이었습니다. 제가 안락사 직후 기관 내 튜브를 삽입해 달라고 요청하자 그는 주저 없이 동의했습니다. 기관 내 튜브는 입에서 폐로 이어지는 통로인 기관까지 들어갑니다. CI의 ACDC Thumper는 기관 내 튜브를 산소 공급 장치에 연결할 수 있게 되어 있습니다.

CI 시설 관리자인 앤디 자와키는 토르가 안락사를 받을 방의 바깥문 옆에 트럭을 세웠습니다. 앤디, 케빈, 셰릴, 토르, 수의사, 보조 수의사와 제가 작은 방에 함께 들어갔습니다.

토르에게 헤파린을 투여하고 몇 분 동안 몸 안에 순환하도록 했습니다. 케빈은 토르를 마지막으로 안으며, 토르가 이렇게 심하게 떠는 것은 처음 본다고 말했습니다. 마치 앞으로 일어날 일을 예감하는 듯했습니다. 앤디는 토르가 다가올 일을 예감했다기보다 케빈의 불안한 마음을 느꼈을 것이라고 추측했습니다. 그래도 토르는 수의사가 심장을 멈추는 주사를 놓는 동안 조용하고 순응적인 태도를 보였으며, 다소 슬퍼 보였습니다.

케빈이 토르를 깊이 사랑했다는 것은 분명합니다. 그럼에도 그는 양호한 냉동보존이 가능한 통제된 조건에서 안락사를 시행하는 것이 토르에게 최선이라고 믿었고, 그 일을 해내기 위한 절제와 이성을 유지했습니다. 이는 CI의 많은 인간 환자 사례와 뚜렷하게 대비됩니다. CI의 68번째 환자인 이반 보조네티의 어머니는 프랑스에서 사망했는데, 현지 당국은 시신에 얼음을 대는 것조차 허용하지 않았고 3일 동안 시신을 인도하지 않았습니다. 플로리다에서 사망한 67번째 환자의 경우에는 S-A 크라이오닉스 구조팀이 사망 후 비교적 빨리 도착했지만, 암 때문에 마지막 순간을 예측하기 어려웠습니다. 최근의 다른 환자들은 홀로 사망하고 몇 시간 또는 며칠이 지난 뒤 발견되기도 했습니다.

CI는 피추긴 박사의 새로운 유리화 절차를 인간 환자에게 적용할 기회를 기다려 왔습니다. 그러나 그때까지 이 절차를 적용할 수 있었던 대상은 토르와 그 전해 8월에 관류한 또 다른 개뿐이었습니다.

수의사가 토르에게 기관 내 튜브를 삽입한 뒤, 우리는 토르를 앤디의 트럭 적재함에 실린 지글러 운송 상자에 넣고 얼음을 더한 다음 CI 시설로 돌아왔습니다. 토르는 배터리로 작동하는 선저 배수 펌프 두 대가 들어 있는 이동식 얼음 욕조에 놓였습니다. 한 대는 시간당 360갤런, 다른 한 대는 시간당 1,100갤런을 펌프질할 수 있었습니다.

처음에는 냉각이 느렸지만 ACDC Thumper를 작동시키자 훨씬 빨라졌습니다. 개의 옆구리 털을 깎지 않았기 때문에 압박 동작만 사용했습니다. 압박으로 토르의 갈비뼈가 부러지지 않도록 주의했습니다. 심폐 보조에 최적인 위치는 아니었지만, Thumper를 사용한 뒤 냉각 속도가 빨라진 것은 혈액순환이 이루어지고 있었다는 징후로 보입니다.

두 시간이 지나자 목에 넣은 온도 센서의 측정값은 38.9°C에서 18.5°C로, 직장에 넣은 센서의 측정값은 39.0°C에서 26.8°C로 떨어졌습니다. 시간당 360갤런을 처리하는 선저 배수 펌프는 호스를 통해 물을 머리에 직접 뿌리고 있었는데, 이 점이 머리가 더 많이 냉각된 이유의 일부일 수 있습니다. 우리는 냉각을 빠르게 하기 위해 미리 토르의 털을 전부 깎았어야 했는지 생각했습니다. 8월에 냉동보존한 개는 차가운 세척액을 사용하여 이 시간의 4분의 1인 30분 만에 냉각했습니다. 다만 토르는 Thumper를 통해 산소를 공급받고 있었으므로, 두 사례의 차이는 무엇보다 냉각 시간의 지연에 관한 문제였을 수도 있습니다.

피추긴 박사가 수술을 진행하고 앤디와 제가 보조했습니다. 흉부를 열고, 하행대동맥을 겸자로 차단한 뒤 대동맥에 캐뉼라를 삽입했습니다. 배액을 위해 상대정맥을 절개했습니다. 이로써 앞다리, 머리와 뇌를 포함한 상반신 전체를 관류했습니다. 관류 압력은 약 70~80mmHg, 유량은 분당 약 1리터였으며, 20분도 되지 않아 목의 온도가 거의 10°C 떨어져 약 10°C가 되었습니다.

그런 다음 유리는 토르의 두개골에 작은 천공을 만들었습니다. 이러한 천공은 크라이오닉스에서 오래전부터 사용되어 왔습니다. 테드 윌리엄스의 머리에 구멍을 뚫었다는 사실이 알려졌을 때 언론은 이를 마치 부주의하고 모욕적인 훼손인 것처럼 선정적으로 다뤘습니다. 그러나 천공은 뇌를 손상시키지 않으며, 부종이나 탈수 가능성을 관찰하고 관류 상태를 평가할 수 있는 수단을 제공합니다. 뇌출혈로 인한 압력을 낮추기 위해 천공을 만드는 것은 생명을 구하는 표준적인 의료 절차입니다. 병원의 신경외과 수술에서도 통상적인 절차로 구멍을 뚫습니다. 관류가 계속되는 동안 유리는 관류가 완료되는 시점을 판단하기 위해 천공 부위에서 시료를 채취했습니다.

유리는 1시간 8분에 걸쳐 차가운 유리화 혼합 관류액의 농도를 높여 최종적으로 원액 농도인 70%로 관류했고, 관류 압력은 110mmHg였습니다. 굴절계로 천공 부위의 시료를 검사한 결과, 시료의 굴절률이 관류액과 일치했습니다. 이를 근거로 유리는 뇌에 유리화 혼합액이 완전히 침투했다고 판단했습니다. 관류가 끝났을 때 목의 온도는 −2.3°C였습니다.

관류 데이터 m-RPS-2는 변형 신장 관류액입니다 EG는 에틸렌글리콜입니다 VM-1은 피추긴 박사의 유리화 혼합액입니다 온도는 투여한 관류액의 온도를 뜻합니다
관류액 양 온도 유량 압력
명칭/농도 리터 섭씨 리터/분 mmHg
m-RPS-25+4°1.070–80
10% EG7+4°1.080–90
30% EG7+4°1.090–100
70% VM-190°1.0–0.7100–120
70% VM-18−10°0.7–0.7100–120
70% VM-15−10°0.5100–120

그다음 토르를 판 위에 올려 냉각 상자로 옮겼습니다. 상자 바닥에는 액체질소를 몇 인치 높이로 채웠고, 토르를 실은 판은 금속 블록으로 받쳐 액체질소 바로 위에 두었습니다. 상자 측면의 팬이 질소 증기를 상당히 균일한 속도로 순환시켰습니다. 냉각 상자의 팬 모터가 과열되지 않도록 일반 선풍기 두 대도 사용했습니다. 판의 윗부분, 토르의 몸 윗부분, 토르의 몸에서 6인치 위에 설치한 센서는 결국 모두 −180°C에 가까운 온도를 기록했습니다.

약 9시간 만에 목의 온도는 −130°C 바로 아래로, 직장 온도는 약 −60°C로 낮아졌습니다. 피추긴 박사는 자신의 유리화 혼합액의 유리전이 온도를 −110°C에서 −130°C 사이로 추정합니다. 얼음이 형성될 가능성을 최소화하려면 고체화되기 전까지 가능한 한 빨리 냉각하는 것이 중요합니다. 그러나 유리전이 온도 아래에서는 균열을 일으킬 수 있는 고체 내부의 열응력을 줄이기 위해 매우 천천히 냉각해야 합니다.

우리는 팬을 끄고 직장 온도가 −112.6°C에 도달할 때까지 다음 8시간 동안 온도를 안정시켰습니다. 그 후 토르를 꺼내 유리와 앤디가 천공 부위를 살펴보았고, 그 구멍을 통해 보이는 뇌 부위에는 육안으로 확인되는 얼음 결정의 흔적이 없었습니다. 천공 주변의 절개된 머리 조직인 피부와 근육도 유리화되어 있었습니다. 토르를 관류하는 동안 천공 부위에서 마지막으로 나온 액체의 굴절률 또한 뇌에 유리화 혼합액이 완전히 침투했다는 또 다른 징후일 수 있습니다. 큰 개에게 CI 유리화 절차를 적용한 것은 성공적이었습니다. 앞서 유리는 CI 유리화 절차를 사용하여 쥐와 양의 뇌를 유리화할 수 있었습니다. 이후 토르를 다시 꺼내 유리가 천공 부위에서 시료를 채취했습니다. 토르를 침낭에 넣고 판에 묶은 밧줄을 냉각 상자 위의 크랭크에 연결하여 판의 높이를 조절할 수 있게 했습니다. 그 뒤로는 팬을 사용하지 않았고, 액체질소 온도에 도달할 때까지 하루에 약 10°C씩 매우 천천히 냉각했습니다.

결론적으로 토르에게 여러 새로운 방법을 시도했지만, 우리는 이러한 방법이 냉동보존을 크게 개선할 것이라고 믿을 만한 근거가 있다고 느꼈습니다. 실제로 그 목표를 이루었으며 토르가 최적의 처치를 받아 대단히 성공적인 냉동보존이 이루어졌다고 생각합니다.

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