미래를 바꾸는 의생명공학 이야기 (유전자부터 로봇수술까지, 생명과 의료기술의 12가지 혁신)

김해원

단국대학교석학교수이자조직재생공학연구원장으로,국제저널『JournalofTissueEngineering』과『Mechanobiology』의편집장을맡고있다.서울대학교에서재료과학을전공한뒤생체역학·바이오소재·조직공학·의과학분야를아우르는융합연구를25년간이어왔다.영국UCL,미국컬럼비아대학교,중국중산대학교초빙교수로활동하며10여개해외기관과의협력을주도했다.과기부의약학선도연구센터(MRC)센터장을맡았고,영국UCL유치해외우수연구기관사업에서센터장과협의회장을역임했으며,BK21사업단장과글로벌연구실책임자로도활약했다.연구성과로과기부‘지식창조대상(최다피인용)’과‘연송치의학대상’을수상했으며,국제학술지논문500여편과국내외특허150여건을내고,국내외학회에서150회이상초청강연을했다.연구실의성과를사회와다음세대에잇는일에도힘써,청소년대상진로멘토링과강연을꾸준히이어오고있다.

추천의글
이야기를시작하며

1장.후성유전학과세포리프로그래밍
‘운명’을다시쓰는생명의언어

·DNA:우리몸속의생명설계도
·인간유전체프로젝트:DNA가선물한새로운가능성
·DNA를읽는또다른방법:후성유전학의등장
·질병의열쇠,후성유전학이쥐고있다
·세포를되돌리는마법:세포리프로그래밍
·세포를당기면젊어진다?!미세환경의중요성
·노화를되돌리는꿈,현실이될까?

2장.줄기세포와오가노이드
실험실에서자라는작은장기들

·우리몸속의만능치유사,줄기세포
·줄기세포의놀라운복제와재생능력
·나이와함께줄어드는줄기세포의힘
·줄기세포의집짓기프로젝트:스캐폴드기술
·줄기세포의마법이담긴미니캡슐,엑소좀의등장
·시험관속미니장기,오가노이드
·살아있는미니장기,맞춤의학의미래를열다

3장.마이크로바이옴혁명
내안의또다른우주

·우리몸속작은우주,마이크로바이옴
·유전자분석이열어준미생물의놀라운세계
·장내미생물의오케스트라,마음과심장을연주하다
·장건강을위한든든한친구,프로바이오틱스와프리바이오틱스
·고장난장의놀라운치료법,분변미생물이식
·마이크로바이옴을직접디자인하자
·나만의맞춤형마이크로바이옴처방전

4장.유전자가위와질병치료혁명
DNA를고치는시대

·크리스퍼의탄생:유전자편집의혁명
·정확하고빠른유전자편집,크리스퍼의마법과변신
·질병치료의희망,크리스퍼의임상적용사례들
·슈퍼박테리아를이겨낼크리스퍼항생제의등장
·몇분만에바이러스를잡는크리스퍼진단기술
·식량위기를해결할농작물유전자편집혁명
·크리스퍼혁명의그늘과인류의책임감

5장.합성생물학과생명디자인
새로운생명을만드는기술

·세포를프로그래밍하는시대,합성생물학이란?
·작은미생물의놀라운변신,약품제조공장이되다
·플라스틱을먹는박테리아,지구를구할수있을까?
·지구를숨쉬게할미생물,이산화탄소를먹다
·로봇과인공지능이이끄는생명공장,바이오파운드리
·세상모든데이터를DNA한방울에담다
·인공생명체창조,새로운생명의문이열리다
·생명을디자인하는시대,우리가지켜야할책임

6장.정밀의료와암정복
나에게꼭맞는치료의시대

·맞춤형치료의시대,정밀의료란?
·정밀의료이니셔티브
·같은암,다른치료법-정밀의료가중요한이유
·작은피한방울로암을알아내는‘액체생검’
·전통적암치료의한계를깨는새로운희망,면역항암치료의등장!
·암세포의교묘한속임수를밝히다:면역관문억제제의기적들
·살아있는슈퍼히어로,CAR-T세포치료법
·면역세포치료의진화:CAR-T에서차세대전략까지
·암정복의꿈,현실로성큼다가오다

7장.백신과나노메디슨
팬데믹이남긴과학의유산

·바이러스의공포,그리고백신의등장
·mRNA:백신개발의판을바꾸다
·백신전쟁속글로벌제약사들의활약상
·카리코와와이스만의발견:변형뉴클레오사이드의힘
·나노메디슨기술,mRNA백신의숨은영웅
·진화하는나노메디슨,작지만강력한의료혁명
·mRNA백신이넘어야할산:한계와극복방안
·코로나를넘어암과자가면역질환백신까지
·백신의미래:우리가함께여는길

8장.조직공학과재생의학
손상된몸을되살리는기술

·조직공학과재생의학의등장
·피부부터심장까지,조직재생의눈부신성과들
·줄기세포의든든한길라잡이‘스캐폴드’,생체조직을만들다!
·조직재생의한계를넘기위한도전들

9장.3D바이오프린팅과인공장기
프린터에서태어나는장기

·3D프린터에서태어나는맞춤형의료기기
·세포까지인쇄한다고?놀라운3D바이오프린팅의등장
·살아있는잉크,바이오잉크의비밀
·조직공학·오가노이드와바이오프린팅의만남-무한한가능성!
·혈관과물리적자극,바이오프린팅이해결해야할숙제

10장.뇌-컴퓨터인터페이스
생각으로기계를움직이다

·초콜릿한조각의기적이일어난날
·뇌와컴퓨터를연결하는마법의통역사,BCI의비밀
·뉴럴링크와싱크론,BCI혁신의선두주자들
·자극을통한BCI기술,치료를넘어삶을바꾸다!
·아직남은도전들-BCI가우리의일상이되기까지
·윤리적고민과BCI의미래

11장.로봇기술과수술혁명
손끝의정밀함이생명을살린다

·로봇,수술실에들어가다
·사람손을뛰어넘는정밀도-로봇수술의놀라운비밀!
·수술실밖,삶의질을높이는다양한의료로봇들
·로봇수술의숙제,촉각을깨우는햅틱기술의도전!
·로봇수술,인공지능과결합하다!
·글로벌원격수술네트워크,거리의장벽을허물다!
·로봇과인간,함께만들어가는눈부신의료의미래

12장.웨어러블헬스케어와AI의료
몸과기기가대화하는시대

·웨어러블헬스케어,이제내손목위에주치의가있다!
·제2의피부,웨어러블센서-내몸과하나가되다
·웨어러블기술의숨은영웅,인공지능
·미래의료의새로운키워드,‘예방’과‘개인맞춤’
·데이터보안과정확성,그리고윤리문제

[에필로그]서로다른기술들이함께연주할미래의료?
이야기를마무리하며
참고문헌

“가능성을‘치료’로바꾸는법-이책은그길을쉽게보여줍니다.”

이책은최신의생명공학을“어려운뉴스”가아니라내가이해하고선택에쓸수있는정보로풀어낸안내서입니다.저자는재료공학·생체역학·의생명연구를함께다루는현직과학자입니다.팬데믹을지나며그는같은정보를보고도누군가는침착하게결정하고,누군가는불안과과장으로흔들리는모습을보았습니다.그래서묻습니다.“무엇을믿고,어떻게선택할까?”이책은그질문에서시작되었습니다.

무엇을다루나
이책은한권으로12가지핵심주제를쉽고균형있게담습니다.유전자·줄기세포·오가노이드,크리스퍼(CRISPR),합성생물학,마이크로바이옴,정밀의료,백신과나노의학,조직공학·재생의학,3D바이오프린팅,수술로봇,뇌-컴퓨터인터페이스(BCI),웨어러블·디지털헬스까지.
각장은다음네가지를한흐름으로설명합니다.

원리:왜,어떻게작동하는가
현황:지금까지무엇이되었고,무엇이아직부족한가
현장:병원·산업·일상에서어떻게쓰이나
주의점:윤리·안전·규제에서무엇을살펴야하나

어떻게읽히나
어려운전문용어는최대한덜어내고,꼭필요한경우에는알기쉬운풀이를덧붙였습니다.각장의중간에마련된‘이야기창’을통해핵심내용을빠르게짚어볼수있으며,독자분들이더궁금해하실만한내용은‘못다한이야기’에따로담았습니다.또한,장이끝날때마다‘생각해볼거리’를두어백신접종동의,유전자검사,건강데이터활용등실제일상에서마주할수있는선택의순간들을고민해보도록했습니다.청소년·학부모·예비의대생·공대생·연구자·의료인까지누구나각자의눈높이에맞춰편안하게읽어내려갈수있도록구성했습니다.

왜믿을수있나
저자는저명한국제학술지에서논문을심사하고편집하는연구자이자에디터입니다.이책은소문보다검증된근거를먼저다룹니다.“될것같은이야기”가아니라,이미된것/이제막되는것/아직안되는것을나눠설명합니다.비용,표준화,재현성,윤리같은현실문제도숨기지않았습니다.

이책이주는도움
가정/학교:백신,유전자검사,웨어러블처럼생활속결정을차분히선택하게돕습니다.
진로/학습:의대·공대진학을준비하는학생에게개념-응용-윤리를한번에보여줍니다.
현업/산업:연구자·의료인·바이오종사자에게임상적용과규제의실제를정리해줍니다.
기업/교육:혁신,데이터,윤리를함께보는의사결정훈련자료로활용할수있습니다.

왜이책을썼나
팬데믹동안정보가쏟아졌지만,그만큼혼란도컸습니다.저자는아이와제자,현장에서만난분들에게“과장없이,쉽고정확하게”설명해주고싶었습니다.과학을어려운말로멀리두지않고,생활에쓰는도구로소개하고자했습니다.

마지막장을덮으며
저자는말합니다.“재생은기다림이아니라설계다.”기술은속도를,윤리는방향을,사람은책임을더합니다.원리·근거·한계를알면유행대신지속가능한선택을하게됩니다.이책이남기고싶은것은“놀라움”보다침착하고정확한결정의힘입니다.

한줄요약
과장없이,쉽게,그러나정확하게-의생명공학의핵심을배워‘믿고선택하는힘’을키우는책.