포유류가 엉덩이로 숨을 쉰다? 이그노벨상에서 인간 임상 1상 통과까지의 대반전

만약 응급실 의사가 진지한 표정으로 "환자 호흡이 한계입니다! 즉시 엉덩이에 산소 공급 라인을 연결하세요!"라고 외친다면 몰래카메라를 의심할지도 모릅니다. 하지만 놀랍게도 이것은 중환자 치료의 역사를 완전히 새로 쓸 혁신적인 응급 치료법의 실제 현장입니다.

진흙탕에서 찾은 힌트: 미꾸라지의 장 호흡

인간의 폐는 약 3억 개의 미세한 폐포를 갖추고 있으며, 펼치면 테니스 코트 절반에 달하는 놀라운 면적을 자랑합니다. 하지만 급성호흡곤란증후군(ARDS)이나 중증 폐렴이 닥치면 폐포가 염증액으로 가득 차 가스 교환 능력을 완전히 상실하게 됩니다.

타케베 교수는 의학 교과서 대신 진흙탕 속에 서식하는 민물고기인 미꾸라지(Misgurnus anguillicaudatus)를 관찰했습니다. 산소가 희박한 웅덩이에서 미꾸라지는 수면 위로 올라와 공기 방울을 삼킨 뒤, 장 끝부분의 미세혈관망을 통해 산소를 흡수하는 '장 호흡'을 합니다.

"작은 미꾸라지도 위급할 때 엉덩이로 숨을 쉰다면, 같은 척추동물인 포유류에게도 비상용 잠재력이 남아있지 않을까?"

실험실의 도전: 산소 가스에서 산소 액체로

엉덩이로 숨을 쉬게 한다는 발상은 코미디 같았지만, 연구팀의 실험 데이터는 빈틈없이 정교했습니다.

• 가스 주입의 한계: 초기에는 호흡부전에 빠진 쥐의 직장에 산소 가스를 직접 주입했습니다. 생존 시간은 늘어났지만 장 점막의 확산 효율을 높이기 위해 장 점막을 긁어내는 처치가 필요해 인체 적용에는 부적합했습니다.
• 액체 혁신 (과불화탄소): 연구팀은 엄청난 양의 가스를 용해할 수 있는 생체 적합 액체인 '퍼플루오로데칼린'으로 전환했습니다. 고농도 산소를 머금은 액체를 장내로 투여하자, 손상되지 않은 정상 장벽을 통해 산소가 혈관으로 자연스럽게 확산되었습니다.
• 기적적인 결과: 혈중 산소포화도가 치사 수준인 50% 밑으로 떨어진 돼지에게 이 액체를 관장하자, 단 몇 분 만에 산소포화도가 90% 이상의 정상치로 급상승했습니다. 피부 청색증이 사라지고 심장이 안정되었으며, 인공호흡기 없이도 위기를 넘겼습니다.

이그노벨상의 유쾌한 웃음에서 인류를 구할 치료법으로

2024년 가을, 타케베 교수팀은 MIT에서 열린 시상식에서 이그노벨 생리학상을 수상했습니다. "사람들을 먼저 웃게 만들고, 그 다음 깊이 생각하게 만드는 연구"에 주어지는 상입니다.

대중들은 '엉덩이 호흡'이라는 키워드에 환호했지만, 응급중환자 전문의들은 이 기술의 잠재력에 감탄했습니다. 팬데믹 당시 전 세계적으로 인공호흡기와 에크모(ECMO)가 부족했습니다. 특히 에크모는 굵은 혈관을 절개해 관을 삽입해야 하므로 출혈과 혈전증의 위험이 큽니다.

반면 EVA 요법은 일반 관장처럼 간단하여 수술이 필요 없으며, 구급차나 야전 병원에서도 3분 만에 신속하게 시행할 수 있습니다.

인간 임상 1상 안전성 시험 성공적 통과

동물 실험을 거쳐 최근 건강한 성인 지원자를 대상으로 진행된 인체 임상 1상 시험에서 산소화 퍼플루오로 액체의 직장 투여가 이루어졌습니다.

그 결과, 전신 독성이나 장내 미생물 교란, 점막 손상 등의 중대한 이상 반응이 전혀 나타나지 않았으며 뛰어난 생체 안전성을 입증했습니다. 이로써 실제 환자 적용을 향한 가장 큰 관문을 넘어섰습니다.

맺음말: 생물학적 진화가 남겨준 비상구

우리는 흔히 폐는 호흡용, 장은 배설용이라는 고정관념에 갇혀 있습니다. 하지만 수억 년의 생명 진화는 살아남기 위해 늘 유연한 가능성을 열어두었습니다.

다음에 계단을 오르다 숨이 턱 끝까지 찰 때, 미소를 지어보세요. 여러분의 몸속 깊은 곳에는 조상 물고기로부터 물려받은 가장 기발하고 든든한 '비상용 아가미'가 잠들어 있으니까요.