이종골 이식재(xenograft)

한때 치과계에서 큰 관심을 모았다가 잊혀진 분야가 있다. 치아에 이종골을 이식하는 것이 바로 그것이다. 그러나 요즘 과학의 발달과 함께 면역적인 문제들이 해결되면서 다시금 새롭게 부각되고 있어, 본지에서 다루어보고자 한다. 이종골 이식은 어디까지 와 있는지 그 가능성을 한번 알아보도록 하자.

1960년대에 많이 사용되다가 자가면역질환(autoimmune disease)을 유발하는 문제점 때문에 퇴조되었다가 1990년대부터 단백질추출제거 기술이 발달되면서 다시 등장한 이식재료이다. 골전도 기능만을 보유하고 있으며 소뼈에서 추출한 BioOss와 산호초에서 추출한 Biocoral(calcium carbonate)이 공급되어 임상에서 사용되고 있다.
동물, 특히 소나 송아지의 뼈를 사용하며, 특히 면역 반응이 임상에서 문제가 되므로 이종골의 사용을 위한 처리 방법은 주로 항원성을 없애는 것이 가장 중요하다. 유기질 혹은 무기질로서 처리되어 사용되는데, 이들 재료들을 골 대치재료로 골이식한 후의 치유 시 골유도 현상이 존재할 것으로 주장이 되기도 하지만 주로 골전도에 의한 것으로 믿어진다.

1) 자비골(boiled bone)
1934년 Beube 등이 처음 치조골 결손부에 사용하였는데 소뼈를 끓여 골속의 단백질 및 교원질을 응고 내지는 변성시켜 고온멸균소독을 하여 골의 광물질만 남긴다. 이 때 골원발생능력을 골형성유도 인자(bone inducing substance)가 소멸되므로 결국 골전도 효과를 한다.

2) 무기골(BioOss)
이는 1962년 Melcher가 처음 치조골 부위에 사용을 시도하였으며, 송아지 뼈(calf bone)를 무균적으로 채취하여 에틸렌다이아민(ethylenediamine) 등으로 화학 처리하여 단백질 등의 유기질을 추출시킨 후, 고온 멸균시킨 무기질이다. 동결건조시키고, 진공 상태에서 병에 넣어 실온에 보관할 수 있게 하였다. 숙주골과의 접촉이 완벽하고, 주위 조직으로부터 혈액 공급이 원활해야 예후가 좋다. 
Bio-Oss는 매우 높은 골전도성을 갖는 것으로 설명되고 있다. 이유는 아마도 인간의 골과 매우 유사하기 때문일 것이다. 이는 재료를 최대로 절약하면서 가공되지 않은 재료의 효과적인 청정(cleaning)을 위해 화학적, 물리적 과정을 적용하거나, 기원(origin)으로 천연골을 사용함으로서 얻어진다. 
골은 무기질과 교원질 섬유의 비계, 단백질들로 구성된다. Bio-Oss를 제작하는 동안 이 유기물의 비계는 인회석(apatite) 결정체(crystal) 사이에 미세모세혈관들(micro-capillaries)과 결정체간 미세터널(intercrystalline microtunnel)들을 남긴 채 제거된다. 남은 Bio-Oss의 무기질은 인간의 골과 매우 유사한 화학적인 조성, 형태, 초미세구조(ultrastructure)를 보인다. 
대체골의 정제된 결정체(crystalline) 구조는 재료에 대한 세포 및 조직 반응에 중요한 영향을 주는 것으로 추측된다. 전자현미경 연구에서 Bio-Oss 미결정(crystallite)은 미세섬유 유기체(fibrillar organization)를 가지고 있는 것으로 보였는데, 이는 정상골에 있는 천연 인회석 결정체 유기체와 일치한다.
매식학(implantology)에서 표면 형태학(topography)이 세포 부착에 연관된 영향력을 가지고 있다는 사실은 잘 알려졌다. 매끄러운 표면의 임프란트는 거친 표면를 갖는 임프란트에 비해 골유착이 감소된다. Bio-Oss는 거친, 천연 형태학을 보이는 데, 이는 Bio-Oss에 골아세포(osteoblast)의 부착, 증식, 기질 합성을 가능하게 한다. Zimmermann 등은 Bio-Oss 형태의 높은 높은 다공성에 기인하여 골세포(osteocyte)의 이주가 많고, 자가골과 유사한 결정체(crystalline) 구조에 기인하여 흡수가 되는 것을 의심하였다. 
내부 표면부(inner surface area)는 조직반응에 또 다른 중요인자이다. 이는 재료내의 공간 으로, 혈관과 골의 내부성장을 가능하게 한다. 그러므로 표면부위는 제품의 골유착에 큰 영향을 미치는 것처럼 보인다. Weibrich 등은 12개의 다른 골대체물들의 독특한 내부구조를 비교한 결과 Bio-Oss가 특히 높은 표면적(79.7m2/g)을 보였다고 설명하였다. 반면에 다른 모든 재료들은 5배 이상 적은 표면적을 보였다.

3) Bioplant
1966년 Morgan이 처음으로 사용하였으며 송아지 뼈를 무균적으로 채취하여 동결 건조시키고 진공상태의 병에 넣어 실온에 보관하여 골결손부에 삽입하였다. 신생골 형성에 대해서는 아직 학자간에 견해가 다르다.

4) Kiel Bone
1972년에 Sigurdson에 의해 처음 소개되었으며, 소나 송아지 뼈를 채취하여 20% H2O2로 변성시키고 acetone으로 건조시켜 ethylene dioxide로 멸균하여 사용한다. 이 방법은 골형성 유도인자의 요소가 결여되어 있는 것으로 알려져 있다.
 
5) Os purum
1956년에 Forsberg가 처음 이용한 방법으로 소뼈를 potassium hydroxide에 담구어 결체조직을 제거하고 acetone으로 탈지한 후 염분액 속에 넣어 단백질을 제거하는 방법으로, 비계(scaffold) 역할 이외에는 특별한 작용이 없다.

이물성형재료(alloplastic material)
영어 용어인 ?alloplastic material?이란 ?조직을 수복하거나 재건하기 위해 사용될 수 있으며 열이나 압력으로 가공이 가능한 인공적인 합성 재료?라고 정의할 수 있으며, 우리 용어로는 ?이물성형재료? 혹은 ?부원형 물질?이라고 표현할 수 있다.
인체골과 유사한 특성을 갖도록 제조 개발된 재료들로서 흡수성 혹은 비흡수성 재료들이 시판되고 있다. 골재생 목적이 필요한 시술에서는 효과가 떨어지며 단순한 골결손부 충전 목적으로 사용 가능하다. 골재생 목적으로 사용해야 할 경우에는 자가골과 혼합하여 사용하는 것이 추천된다. 골전도 기능만을 보유하고 있지만 다른 골이식재료들에 비해 조작이 용이하고 가격이 저렴한 장점이 있으며 인공적으로 다양한 형태로 제작되어 공급되고 있다. 
구강악안면 영역은 환경적인 취약성으로 인하여 매우 시술하기 힘든 부위지만, 무균적 시술과 술식의 발전 및 항생제 등의 개발에 힘입어 예후의 안정성은 나날이 증진되고 있다. 구강악안면 영역에서 쓰이는 재료들로서는 금속(metal), 중합체(polymer), 도재(ceramic), 탄소재료(carbon), 복합재료(composite) 등으로 분류할 수 있으며, 최근 생물공학적으로 재결합시킨 몇 가지 특수 폴리펩티드(recombinant protein: rh-BMP, 기타 성장요소 등)들이 주목받고 있다.
이물성형재료 중 대표적인 것은 수산화인회석 (hydroxyapatite)으로, 구조와 성분이 골과 유사하지만 매식부에서 광물 저장기 (mineral reservior)로서 작용하여 골전도 과정에 의해 골을 형성하게 된다. 그러나 매식부에서 섬유성 결합조직의 개재 및 비흡수성으로 인한 단점들도 발생하여 흡수성이 뛰어난 수산화인회석이 개발되고 있다.
석회화된 다공성의 수산화인회석 입자가 상악동 내에 이식물질로 이용되었으며 이 때 이식량의 20～30%가 골로 채워졌다는 보고가 있다. 다공성의 수산화인회석으로 증강된 상악동 내의 골의 양은 숙주세포가 입자들 사이나 그 내로 합입되어 골을 형성하는 능력에 달려있다. 대부분의 연구들에서 상악동 내에 다공성의 수산화인회석 이식시에 나타난 것처럼 이식시 골 형성이 상악동저 부근에 가장 많이 보였으며 상악동저에서 멀어질수록 골의 형성이 적었다.

이식편의 보관 방법
채취된 골은 골아세포를 보호하기 위해서 생리 식염수로 적신 거즈에 보관되거나 등장성의 조직배양액에 넣어 보관한다.
1) 즉시 사용
2) 무균의 일반 식염수
3) 유산염의 링거액(lactated Ringer's solution)
4) 세포의 생활력을 유지할 수 있는 5% DW에 저장한다.

이식편의 보관 금기 방법
1) 증류수 : 저삼투압의 결과, 세포용해(cell lysis)
2) 혈액내 보관 : 적혈구에서 유리된 세포 용해를 일으키는 세포 독성물로 인해 세포 생존에 위험하다.