国内初となる宇宙で人工心臓を作る3次元(3D)プリンティング基盤の宇宙医生命工学研究に青信号が灯った。これにより新薬開発や人工臓器研究への拡張可能性も高まっている。医学界では宇宙を活用したバイオ産業が新たな成長分野として浮上するとの期待も出ている。
宇宙航空庁は17日、多目的実用衛星「アリラン7号」と次世代中型衛星3号の初撮影映像と初期運用成果を公開した。
次世代中型衛星3号は2025年11月に韓国型発射体ヌリ号の4回目の打ち上げを通じて軌道に乗り、国内開発の搭載体を基盤に宇宙科学探査を遂行する「総合宇宙実験室」の役割を果たしている。その一つが、3Dバイオプリンティング基盤の宇宙医生命工学実験装置である「バイオキャビネット(BioCabinet)」の搭載である。
バイオキャビネットは重量55kg規模の宇宙バイオ研究搭載体で、3Dバイオプリンターと幹細胞の培養・分化システムを統合した装置だ。
打ち上げ過程の衝撃と宇宙環境においても細胞を安定的に培養・観察できるよう設計されており、国際宇宙ステーション(ISS)へのアクセスが難しい韓国の事情を踏まえ、人の介入なしに全工程を自動で遂行する点が特徴である。データは高速大容量伝送が可能なXバンドと、低容量の状態情報を送るSバンドを通じて地上へ送信される。
今回の実験の核心は、微小重力環境で幹細胞の3次元構造形成と分化過程を確認することにある。研究チームは逆分化心臓幹細胞(iPSC)を活用し心臓組織を3Dでプリンティングし、宇宙で製作された構造体が実際に収縮し拍動するかを観察している。同時に扁桃由来の幹細胞を用いて血管細胞への分化過程も追跡している。任務遂行期間は約60日で、最長1年まで延長可能な設計である。
パク・チャンフム翰林大春川聖心病院耳鼻咽喉科教授(ナノバイオ再生医学研究所長)が率いる研究チームは現在、実験データを分析中である。研究チームは初期分析で、幹細胞が地上より宇宙環境でより活発に分化する傾向を確認した。
パク・チャンフム教授は「幹細胞が地上とは異なり活発に分化することが確認された」と明らかにした。パク教授は「重力の影響がほとんどない環境では細胞が下方に沈降せず、3次元構造の形成に有利だ」と述べ、「人工心臓組織プリンティングに関連して意味のある結果が導出されている」と説明した。
今回の研究は、これまで宇宙で実施されたバイオ3次元構造体培養の記録の中で最長である。宇宙医薬開発分野で国内の基盤技術を確保した事例という点でも意義があるとの評価だ。詳細な研究結果は宇宙航空庁の公式発表時期に合わせて公開される予定である。
微小重力環境は重力による沈降と対流がほとんどなく、細胞間相互作用と3次元組織形成に有利な条件を提供する。この特性が実際の臓器に類似した複雑な構造を実装するのに役立つ可能性があるというのが学界の見方だ。
パク教授の研究チームは特に、宇宙での長期滞在時に心血管系が先に影響を受ける可能性に着目し、心臓組織を宇宙で直接製作する技術の確保を目標に研究を進めてきた。
宇宙は新薬開発の側面でも注目される。微小重力状態では物質が均一に結晶化し不純物が少ない高純度物質を得やすく、抗がん剤など精密医薬品の開発に有利な環境とされる。実際、米国のメルク(MSD)をはじめ主要グローバル製薬各社は、宇宙での医薬品結晶化によって有効性を高める研究を進めている。
パク教授の研究チームは今回の成果を踏まえ、後続研究も続ける計画だ。2027年には宇宙抗がん剤開発プラットフォーム「バイオレックス(BioRex)」を打ち上げ、膠芽腫など難治性がんに対する薬物反応を分析することが主要目標の一つである。続いて人工肝組織をプリンティングし動物実験まで遂行する「バイオリブ(BioLiv)」プラットフォームも推進する計画だ。
宇宙医生命研究は米国、欧州、イスラエル、日本、中東諸国も競って投資している分野だ。中国は自前の宇宙ステーションを活用して医生命研究を活発に行っている。国内製薬企業ではボリョンが米国の宇宙生物工学スタートアップであるアクシオム・スペース(Axiom Space)に6000万ドル(約840億ウォン)を投資した。
今後、宇宙バイオ産業が新たな成長軸として定着できるかが注目される。パク教授は「地球では解きにくい疾病治療の糸口を宇宙で見いだす未来を描き、研究に挑戦した」と語り、「宇宙研究が新たな医薬品と治療法の開発につながると期待する」と述べた。