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이식과 이식조직

이식의 역사는 환자의 팔에서 떼어낸 피부판을 코의 재건을 위해 사용한 BC 6세기경의 인도외과술에서 시작되었다고 본다. 이러한 기술은 16세기에 이탈리아 외과의사인 G. 타글리아코초에 의해 서구사회에 도입되었다. 그후 조직으로부터 분리된 얇은 피부절편이 혈청배지에서 새로운 모세혈관을 형성하여 살 수 있음을 발견했다.

이 피부이식편은 여러 가지 결함을 교정하는 성형외과의 주요치료도구로 사용되고 있다. 이러한 조직편의 숙달된 조작은 선천성 기형이나 심한 화상에 의해 손상된 외관의 성형에 놀랄 만한 개선을 가져왔다.

수혈도 조직이식편의 형태라고 할 수 있으며, 골수세포도 이식이 가능하다(→ 골수이식). 골수가 파괴된 환자의 혈류 속에 골수세포를 주입하면 골수강(骨髓腔)에 침착되어 생명력 있는 골수가 된다. 기관과 사지의 이식편은 문합술로 혈관을 빨리 연결시켜야만 살아남는다. 혈관이 연결되지 않으면 이식편에 있는 조직은 산소와 영양분의 결여, 노폐물의 축적으로 파괴된다.

피부이식편은 심각한 화상에서 생명을 구하며, 결함을 교정하여 기능을 개선시키고, 심리학적 가치가 있는 미용성형수술 등에 사용한다. 기관이식편은 신장 같은 생체기관의 치명적인 질환에서 생명을 구하고 잃어버린 기능을 회복시킨다.

신체의 일부를 떼어내어 이식할 때 자기자신의 몸에서 이식편을 얻는 것을 자가이식편(autograft)이라고 하며, 이는 거부반응이 없다. 일란성쌍생아 또는 동계교배동물 사이의 이식편인 동계이식편(isograft)은 수여자에게 제한없이 사용된다. 같은 종(種) 내의 공여자와 수여자를 갖는 이식편인 동종이식편(homograft) 은 거부반응을 막기 위해 조치를 해야 한다.

서로 다른 종간의 개체에서 얻은 이식편인 이종이식편(heterograft)은 일반적으로 수여자에 의해 빠르게 파괴된다. 조직이나 기관이식편을 정상적인 위치에 이식하는 것을 동소이식(同所移植)이라 하는데, 예를 들어 피부이식의 경우를 들 수 있다. 정상적인 위치가 아닌 곳에 이식하는 것을 이소이식(異所移植)이라 하며, 예를 들어 신장의 경우 요복(腰腹) 대신에 복부의 아랫부분에 이식한다. 원래의 기관을 제거하지 않고 동일한 기관을 더 이식하는 경우를 부이식(副移植)이라고 하며 간의 경우 수여자가 갖고 있는 간의 제거없이 이식편을 삽입한다.

조직이식

피부

대부분의 피부이식은 자가이식이다.

화상 등에 의한 피부손상이 있을 경우에는 동종이식을 하기도 한다. 동종피부이식편은 다른 조직에 비해 거부반응이 심하다. 자가이식에서 사용할 수 있는 공여피부는 사용에 한계가 있고, 심각한 화상의 경우 다른 개체에서 조직을 얻어야 하므로 여러 가지 문제가 있다. ① 판이식편：타글리아코초에 의해 사용된 판이식편은 특히 피부와 함께 지방조직을 잃었을 때 유용하다. 판에 포함된 지방조직은 뼈가 드러나는 것을 막고, 관절의 운동을 가능하게 한다.

② 전층피부이식편：전층피부이식편은 혈액 공급 없이 생존할 수 있는 최대두께이다.

이것은 미용상 훌륭한 외관을 만들어 내지만, 아무리 작은 이식편이라도 공여한 자리에는 결함이 생기므로 그 자리에는 새로운 피부이식이 필요하다. ③ 부분층피부이식편：부분층피부이식편은 성형외과에서 가장 많이 사용하는 이식편이다.

이 이식편은 매우 얇아서 이식부위의 벗겨진 피부에서 직접 충분한 영양을 공급받기 때문에 전층피부이식편에 비해 훨씬 위험이 덜하다. 적출부위도 큰 손상을 입지는 않는다. 2~3주 후면 찰과상을 입은 것과 유사하게 회복된다. 이 이식편은 빠른 시간 내에 큰 상처를 넓게 덮을 수 있지만 외관상 번들거리는 경향이 있어 미용상 다른 이식편보다 만족스럽지 못하다.

그밖의 조직이식

① 각막：눈의 혼탁은 질병이나 부상의 결과이지만, 불투명 각막을 제거하고 각막이식편으로 대체하면 시력을 회복할 수 있다.

각막이식은 사후 12시간 이내에 실시한다. 냉각에 의해 변패과정을 어느 정도 늦출 수 있다. 거부반응을 일으키는 요소는 대부분 혈류를 통해 운반되는데 각막의 경우 혈관이 연결되어 있지 않으므로 동종이식이 거부반응 없이 가능하다.

② 혈관：혈관도 피부와 마찬가지로 대부분 자가이식을 행한다.

혈관이식은 주로 죽상동맥경화증 등에서 지방노폐물에 의해 동맥이 막히거나 위험할 정도로 좁아질 경우 동맥 바이패스를 만드는 데 사용된다. 복재정맥이나 꼭 필요하지 않은 얕은 정맥을 관상동맥의 폐쇄부위보다 원위점(遠位點)에서 문합한다.

③ 심장판：심장판에 심각한 손상이 있을 경우 이종이식판이나 인공심장판으로 대체한다.

그러나 이종이식판은 몇 년 후 딱딱해져서 기능이 떨어지고 인공심장판인 플라스틱판은 판 주위에 혈류를 소용돌이치게 하여 적혈구가 파괴되기 때문에 빈혈을 일으킨다.

④ 뼈：뼈의 자가이식은 뼈를 회복하는 데 있어 극히 중요하다. 뼈의 동종이식은 같은 목적으로 사용되지만 이식한 골세포가 파괴되거나 거부반응이 일어난다. 이 경우 이식편은 단순히 구조적 역할만 할 뿐 뼈를 치료하지는 못한다.

⑤ 근막：근막(fascia)은 허니아(hernia)를 치료하기 위해 자가이식하며, 피부의 경우와 유사하게 이식한다.

⑥ 신경：말초신경계의 경우는 신경의 재생이 가능하다.

그러나 신경초에 손상을 입을 경우 재생은 거의 불가능하며, 재생이 된다 하더라도 손상 이전의 정상적인 상태로는 회복이 불가능하다.

⑦ 혈액：수혈은 심한 부상, 출혈성궤양, 분만 등 혈액을 유실하는 위험한 경우에 아주 중요하다. 혈액 구성성분을 분리하여 특정 질환을 치료하는 데 사용할 수 있다.

⑧ 골수：재생불량성빈혈과 같은 골수의 질환은 골수이식으로 치료할 수 있다.

몇 종류의 백혈병은 환자의 골수를 약물이나 방사선요법으로 파괴하여 치료하기 때문에 골수이식으로 환자를 구한다. 동종이식한 골수는 환자에게서 거부반응을 일으키는 경향이 있고, 때때로 치명적인 대숙주성이식편병을 일으킬 수 있다. 이러한 합병증을 피하기 위해 특이적 면역억제치료를 실시하는데, 공여골수에서 유해한 림프구를 선택적으로 제거하는 단일클론항체를 사용하여 대숙주성이식편병 등을 예방한다.

기관이식

신장

신장은 인간에게서 성공적으로 이식된 최초의 기관이며, 현재 많은 경험이 축적되어 있다.

1960년대 이후 이식의 거부반응을 예방하는 효과적인 방법이 사용되고 있다. 신장이식수술은 수술 전후에 인공신장으로 투석을 실시하면서 시술한다. 인공신장에 의한 투석은 12시간씩 주당 2~3번 시행할 경우 1~2개월 내에 신장질환에 의한 모든 증상이 사라진다. 환자는 퇴원 후 이식의 적부를 판정한다. 앞에서 언급했듯이 신장은 이소이식을 하며, 병든 신장은 환자의 건강에 나쁜 영향을 미치지 않는 한 제거하지 않는다.

① 이식술과 수술 후 처리：환자는 살아 있는 공여자나 사체에서 신장을 제공받는다. 사체의 신장일 경우 이식 후 즉시 기능을 회복하지 못하며, 이식과 신장의 손상을 치료하기 위해 2~3주간 인공신장으로 신투석을 병행해야 한다. 환자는 이식기관에 거부반응을 일으키지 못하도록 면역억제제를 투여해야 한다.

수술 직후 1~2주간 세균감염을 막기 위한 모든 노력을 기울여야 한다. 상처가 아물면 환자는 일어나서 움직일 수 있게 되지만 수술 후 4개월간은 환자가 이식기관에 거부반응을 일으키거나 감염이 일어나지 않도록 세심한 감시장치가 필요하다. 환자는 몇 주 후에 퇴원하지만 이식기관의 상태와 약물의 부작용 여부를 결정하기 위한 의학적 실험과 혈액의 생화학적 측정을 위해 계속 병원을 방문해야 한다. 불도저 운전 같은 중노동도 가능하지만 가능하면 가벼운 일을 하는 것이 바람직하다.

여성은 이식 후 임신이 가능하며 남성도 아버지가 될 수 있다. 그러나 환자가 신장에 거부반응을 일으키거나 심각한 감염이 생길 경우, 이식기관을 제거하고 면역억제제의 투여를 중단하여 다시 인공신장기에 의한 치료를 받아야 하지만 2~3번 거듭해서 새로운 이식수술을 시도할 수도 있다.

② 신장이식 결과에 대한 데이터：일란성쌍생아 등을 포함해서 거부반응이 별문제가 되지 않는 경우 신장이식자는 25년 이상 살 수 있다.

연관이 없는 사체 공여자에서 얻은 신장을 이식 받은 환자는 표준 면역억제제로 거부반응이 조정될 경우, 20년 이상 살 수 있다. 신장이식에 대한 전반적인 사항이 점차적으로 개선되고 있다. 환자사망률은 연간 10％ 내외로 줄어들었고, 사망은 일반적으로 면역억제요법에 의한 감염, 투석에 의한 합병증, 고혈압·관상동맥질환 등에 기인한다. 수여자는 이상증식, 특히 림프종 같은 위험에 직면한다.

사이클로스포린(cyclosporin)과 같은 면역억제제의 도입으로 많은 의료 센터에서 무연고 사체공여자에서 적출한 신장을 이식한 환자의 경우 신장이식편의 1년 생존율 80％, 2년 생존율 70％까지 개선되었다. 부모형제에서 얻은 신장이식편의 1년 생존율은 80~90％에 달하게 되었고, 적합한 형제자매 공여자에서 얻은 이식편은 90％ 이상의 생존율을 보인다.

심장

심장은 혈액을 온몸으로 공급하는 주요 기관이다.

심장박동이 멈추는 현상은 죽음에 대한 신호이다. 제2차 세계대전중 가장 중요한 외과적 발견의 하나는 심장에 직접 수술을 하게 된 것이다. 심장질환을 치료하는 많은 방법이 발전했지만, 심장근육이 파괴되었을 경우에는 심장이식을 하거나 인공심장으로 대체하는 방법뿐이다. 관상동맥의 차단을 비롯한 다른 심로질환 또한 심장이식으로서만 치료가 가능하다. 심장의 거부반응은 신장의 경우와 유사하지만 면역반응을 일으키는 림프구가 심장근세포로 이동해서 손상을 입히고 관상동맥을 폐쇄하여 심장 자체의 순환을 못하게 하므로 신장의 경우보다 예방이 더 어렵다.

인간심장의 이식은 1967년 남아프리카 공화국 케이프타운에 있는 의료진에서 처음 시도되었다.

첫번째 수술 후 많은 동종이식 시도가 있었지만 많은 수여자가 이식기관에 거부반응을 일으켰다. 더구나 심장은 신장보다 혈액의 결핍에 민감하므로 짧은 시간에 손상 없이 이식수술을 해야 하는 어려움이 생긴다. 이러한 여러 어려움(특히 거부반응) 때문에 시술이 한때 주춤했으나, 거부반응에 대한 연구와 치료가 꾸준히 발전하고 면역억제제인 사이클로스포린이 도입되면서 장기간 생존율에 보다 많은 개선이 있었다.

수술 후 5년 이상 사는 사람이 늘었고, 심장이식은 불치의 심장질환의 치료방법으로 받아들여지고 있다. 2022년에는 미국에서 인체의 거부 반응을 줄이기 위해 유전자를 조작한 돼지의 심장을 인간에게 이식하는 수술이 성공적으로 시행되었으며, 이에 따라 만성적인 이식용 심장 부족 문제가 해결될 것이라는 기대를 낳았다.

간

간은 생명유지에 필요한 물질을 합성하고 순환중에 생긴 노폐물과 독소를 분해하는 인체 내의 화학공장이다.

간이식은 간세포의 비종양·파괴성 질환과 간세포나 담관에 침입한 초기 간암에 속하는 2가지 범주의 간질환을 치료할 수 있다. 간은 혈액 공급 중단에 매우 민감하므로 공여자의 사체에서 15분 이내에 냉동시켜야 한다. 간은 크고 복잡한 구조로 되어 있어 수술이 어려운데, 특히 수여자로부터 병든 간을 제거하기가 매우 어렵다. 간은 매우 크고 주변 구조물과 복잡하게 연결되어 있어서 제거시에는 출혈이 심하다.

이식했을 때 간이 즉시 기능을 하지 않을 경우 환자는 죽게 된다. 또한 간의 경우는 신장질환에서 사용되는 인공신장 같은 기구를 사용할 수 없다는 문제점이 있다. 이식 후 즉각적으로 간의 기능이 일어난다면 그후의 과정은 신장이식의 경우와 거의 유사하다. 초기의 간이식수술은 많은 실패를 했지만 성공사례가 늘어가고 있다.

폐

폐의 만성적이고 치명적인 질환은 흔한 편이며, 진행이 매우 느려서 오랜 기간 병을 앓아야 한다.

폐의 기능은 혈액과 공기 사이의 가스 교환이고, 이는 극히 미세한 막을 통해 일어난다. 이러한 노출로 인해 폐는 감염에 민감하고 다른 이식편보다 감염이 잘 된다. 더군다나 약간의 거부반응이 있어도 가스 교환 막에는 심각한 손상을 입히고, 일반적으로 거부반응이 호전되기 전에 사망한다. 주기적 호흡에 의한 폐의 가스 교환은 폐·근육·뇌·신경이 작용하여 조절되는 복잡한 활동이다. 신경을 절제하면 호흡의 주기가 방해되는데, 이는 양쪽 폐를 성공적으로 이식하기 어렵게 하는 주요인이다.

한쪽 폐만 이식하면 환자의 병든 폐가 이식기관의 공기를 빼앗아서 이식기관에 지나친 혈액이 흐르도록 하여 기능을 방해한다. 현재 심장과 양쪽 폐를 함께 이식하는 방법이 가장 만족할 만한 폐이식 방법이다.

심장과 폐

하나의 기능 단위로 심장과 폐를 함께 이식하는 것은 캘리포니아에 있는 스탠퍼드 의학 센터에서 동물실험에 의해 발달했다(심폐이식). 사이클로스포린의 도입으로 환자에 대한 적용도 놀랄 만큼 성공적이었다.

스탠퍼드에서 이식수술한 환자의 2/3는 살아남았고, 다른 센터에서도 심각한 폐섬유증과 우심실부전 환자의 치료에 실시하고 있다. 폐 감염이 일어나기 쉽고 심-폐단위 공여자가 제한되어 있는 것이 가장 큰 문제이다. 폐는 혈액의 부족하면 쉽게 손상되기 때문에 신속한 처리가 필요하다.

췌장

췌장은 내분비조직과 외분비조직으로 이루어져 있다.

외분비조직은 복합적인 소화액인 췌장액을 생산하여 소장으로 분비한다. 내분비조직인 랑게르한스섬에서는 호르몬인 인슐린과 글루카곤을 혈류로 분비한다. 이 호르몬들은 탄소대사의 조절에 필수적이고 신체조직의 성장과 유지에도 폭넓은 효과를 갖고 있다. 인슐린 부족은 인슐린의존성당뇨병(Ⅰ형 당뇨병)에 의해 생기고, 이 경우 매일 인슐린 주사를 맞지 않으면 치명적이다.

그러나 인슐린요법은 많은 모세혈관에 영향을 주어 신부전을 일으킬 수도 있고, 맹인이 될 수도 있다. 췌장에 있는 랑게르한스섬을 분리하거나 심지어 인슐린을 생산하는 β세포만을 분리하려고 많은 노력을 기울이고 있다. 그러나 랑게르한스섬을 인간의 췌장에서 분리하기도 어렵고 분리된 랑게르한스섬은 거부반응이 심하다.

그래서 췌장이식이 더 선호되고 있다. 이 과정중 어려운 점은 이식된 췌장에서 생산되는 소화액의 처리와 면역억제제로 사용되는 코르티코스테로이드가 당뇨병을 악화시킨다는 점이다. 사이클로스포린의 사용으로 코르티코스테로이드의 사용을 피할 수 있게 되어 췌장이식은 다시 관심을 끌기 시작했다. 이 과정은 당뇨병성신부전을 갖고 있는 사람이 같은 공여자에게서 신장과 췌장을 모두 받았을 때 특히 유용하다. 환자 자신의 췌장과 근접하게 이식하여 인슐린은 직접 간으로 유입되고 췌장액은 환자의 위로 분비되어 위산에 의해 활성화가 억제될 수 있다.

췌장이식편의 기능이 1년간 유지되는 비율은 현재 30％에 달하고 있다.

이식에 대한 법적·도덕적 문제

법률적인 양상

대부분의 나라에서 기관이식이 정확히 규정되어 있지 않고, 이 첨단외과에 대처할 만한 법률이 입법화되어 있지 않다. 현재 마련되어 있는 신체적 사고와 사후 처리에 대한 법률은 기관이식의 관점에서 보면 무의미하다. 일상적으로 친척들의 허락을 요청하는데 기관은 사후에 곧바로 적출해야 하므로 친척과 접촉한다는 것은 시간상 불가능하다.

이식을 위해 자신의 사후에 기관을 제공하겠다는 유서를 쓰도록 고무하는 캠페인이 확산되고 있다. 이러한 법률은 덴마크·프랑스·스웨덴·오스트리아·이스라엘 등에서 통과되었다. 그러나 이식 때문에 공여자의 소생에 대한 노력을 게을리 할 수 있다는 점 또한 중요하다.

도덕적 고찰

① 사망규정：잠정적 공여자의 사망진단과 소생시키기 위해 계속적인 치료가 필요하다고 강조되고 있다. 소생을 위한 표준방법인 인공호흡과 심장 마사지는 뇌사(뇌의 비가역성 파괴)라고 판명될 때까지 계속한다.

대부분의 의사는 이 시기가 지나면 모든 소생노력이 소용없다고 생각한다. 많은 나라에서 뇌사 진단방법에 따른 많은 논쟁이 신경학자·의학전문가들 사이에서 제기되어왔다. 그러나 이들 전문가들의 대부분은 뇌간(brain stem)이 파괴되면 회복이 불가능하다는 데 동의하고 있다.

뇌간은 호흡의 중추이고 눈과 귀의 반사를 조절하며 뇌와 신체의 다른 부분 사이의 정보를 매개한다. 대부분의 나라에서는 뇌간이 죽었는지에 대한 진단방법에 엄격한 지침을 정해놓고 있다. 뇌간의 사망은 이식수술과 직접 관련되지 않은 훈련된 임상의에 의해 판명되어야 한다. 이들 징후는 일정 간격을 두고 재검사해야 하고 약간의 의심이 있으면 판단기준이 모호하지 않을 때까지 재검사를 실시한다. 지침에는 심각한 논쟁이 없었고 뇌간 사망의 범주를 충족시킨 경우에 회복한 사례는 한번도 없었다.

② 공급의 부족：도덕적 문제의 또다른 측면은 공여기관의 부족에 의해 생기는 딜레마이다. 면역억제요법의 발달로 공급에 대한 압력이 증가하고 있고 의료직원은 때때로 잠정적 수여자 사이에 이식편을 받을 사람을 결정해야 한다. 게다가 돈을 벌기 위해서 자신들의 기관을 매매하려는 사람들도 있고 조직적 범죄가 성행할 위험도 있다.

거부반응

개요

인간은 체내에 침입하는 세균·바이러스 등의 외부물질에 대항하기 위한 복잡한 방어 메커니즘을 갖고 있다.

면역계를 이루는 이러한 메커니즘은 질병을 유발하는 미생물과 생명을 구하는 이식세포를 구별할 수 없다. 양쪽 모두 외부물질로 간주되어 면역계의 공격을 받는다. 이러한 거부반응이 조직이식과 기관이식의 가장 큰 문제점이다.

면역반응

면역반응의 주요세포는 림프구로 알려진 백혈구로서 T림프구와 B림프구로 되어 있다.

이 세포들은 '자가'물질을 미생물이나 외래조직세포와 같은 외부물질로부터 구별하는 능력이 있다. T림프구는 세포매개성면역을 일으킨다. 이는 T림프구가 침입물질의 항원에 직접 결합하여 파괴시키는 반응을 지칭한다. B림프구는 침입물질에 직접 공격하지 않고 외부물질을 약화시키거나 파괴하는 능력을 갖고 있는 단백질인 항체를 생성한다.

이식거부반응은 일반적으로 세포매개성면역반응에 의해 유발된다. T림프구가 이식편에 염증과 손상을 며칠에서 몇 개월에 걸쳐 일으키며, 이러한 세포매개성반응이 억제되면 이식편은 안전할 수 있다. 세포매개성반응과 달리 항체매개성반응은 수분에서 수시간 만에 일어나고 역전되지 않는다.

공여자의 선택과 조직 적합성

이식거부를 일으키는 인자를 조직적합성항원이라고 한다.

공여자와 수여자가 일란성쌍생아처럼 같은 항원을 갖을 경우에는 거부반응이 일어나지 않는다. 사람백혈구항원(human leukocyte antigen/HLA)은 6번 염색체에 있는 유전자에 의해 결정된다. HLA는 두 그룹으로 분류된다. Ⅰ형 항원은 거부반응을 일으키는 주요인자의 표적이고 Ⅱ형 항원은 거부반응의 개시인자이다. Ⅰ형 항원이 모든 조직에서 발견되는 반면 Ⅱ형 항원은 일부 세포(대식세포·T림프구·B림프구 등)에서만 발견된다.

거부반응이 개시되지 않게 하기 위해 기관이식편에서 이러한 세포를 제거해야 한다.

개인의 HLA 동정을 포함한 조직형별(組織形別)에는 림프구가 사용된다. 적혈구항원 또한 이식거부반응을 일으킬 수 있으므로 적혈구의 형별분류도 중요하다. 조직적합성항원은 다양하고 복잡하지만 조직형별의 기본원리는 적혈구형별과 같다.

림프구는 특정 HLA에 반응하는 항체를 포함한 혈청과 섞어서 형별을 결정한다. 림프구가 항체에 반응하는 HLA를 갖고 있다면 림프구는 응괴가 일어나거나 죽게 된다. 형별혈청은 거부가 일어난 이식편을 가졌거나 여러 번 수혈을 받았거나 임신한 사람에게서 얻는다. 이러한 림프구 시험을 통해 수여자와 공여자의 HLA에 대한 적합 정도를 결정할 수 있다. 이식 전의 마지막 예방조치로서 수여자 혈청과 공여자 림프구 사이에 직접적인 교차적합이 실시된다.

교차적합이 양성으로 나타나면 일반적으로 공여자-수여자 이식을 하지 않는다.

현재 조직적합성항원의 유전적 관련에 대한 상당한 지식이 축적되었다. 그러나 조직형별에 따른 이식 결과에 대해 정확히 예견할 수 있는 방법은 아직 없다. 특히 공여자와 수여자가 서로 친척이 아닐 때 더욱 그렇다. 유전학의 멘델 법칙에서 개인은 부모에게서 염색체 1세트를 받기 때문에 부모자식간의 이식은 항상 조직적합성항원에 대한 반적합(半適合)이 있다.

형제자매 이식은 HLA의 완전적합이 1/4, 적합이 없는 경우가 1/4, 반적합이 1/2의 확률로 존재한다.

수혈영향

수혈을 받는 동안 일부 환자들은 공여자의 조직적합항원에 민감해진다.

따라서 이전의 수혈경험은 재수혈시 해로울 것으로 예상되지만, 실제로 결과를 분석해보면 정반대이다. HLA 적합여부를 실시하지 않고 미리 수혈받은 환자에게 신장이식을 한 결과가 수혈을 한 번도 받지 않은 경우보다 더 좋은 결과를 나타냈다. 그러나 면역계가 이전 수혈에 의해 변형되는 메커니즘은 아직 밝혀지지 않았다. 대부분의 의료 센터에서는 이식 전에 미리 수혈을 실시한다. 수혈영향에 대한 적응은 환자와 가까운 친척인 잠정적 공여자로부터 적은 양의 수혈을 반복하여 실시한다.

그결과 과민반응이 일어나지 않으면 신장이식결과가 매우 좋게 나타난다. 일부 환자의 경우 공여자의 림프구에 양성교차적합이 일어나면 그 공여자로부터 이식편을 제공받을 수 없다.

면역억제제

현재 거부반응을 없애기 위한 목적으로 사용되는 약물은 몇 개월 후에 투여량을 줄이고 때로는 투여를 중단할 수 있다.

이것은 수여자와 이식편 사이에 수여자로 적응이 나타난 것으로 추정된다. 적응은 천식을 치료하기 위해 꽃가루 등을 반복해서 주입하여 치료하는 탈감작과 유사하다.

① 아자티오프린：아자티오프린은 가장 널리 쓰이는 면역억제제 중 하나이다. 경구로 투약하지만 투여량은 혈구생성조직인 골수에 손상이 없도록 주의깊게 측정하여 조절한다(손상을 입으면 감염과 출혈이 발생). 아자티오프린을 너무 많이 투여하지 않았는지를 알아보기 위해 수시로 백혈구와 혈소판의 수를 검사해야 한다.

처음에는 높은 투여량이 주어지며 점차적으로 투여량을 줄여간다. 이식 후 1년 정도 후에도 적은 양의 아자티오프린 투여가 필요하다.

② 코르티코스테로이드：코르티손의 유사화합물인 프레드니손과 프레드니솔론은 기관 이식한 환자에게 매우 유용하다. 이 약물은 경구 투여되며 혈구형성세포에는 손상을 주지 않지만 감염되기 쉽고 어린이의 성장을 억제하며 여러 가지 손상이 나타난다.

이 약물을 투여한 환자들은 몸이 붓고 몸무게가 늘어 당뇨병이 되며 뼈가 부러지기 쉽다. 갑자기 활동성 거부반응이 일어나면 투여를 중단해야 한다.

③ 항림프구혈청：토끼에게 생쥐림프구를 반복적으로 주입하면 생쥐세포에 대한 면역과 항체가 생긴다. 이때 토끼의 혈액에서 얻은 혈청을 생쥐에게 주입하면 이식거부를 예방할 수 있다. 이러한 항림프구혈청은 다양한 종간에 생성된다.

그러나 고등포유류에서 특히 인간에서는 독성의 부작용 없이 강력한 면역억제제 혈청을 얻는 것은 어렵다.

혈청의 활성 정도는 항체 단백질을 갖고 있는 γ글로불린에 의한다. 이 방법은 표준 아자티오프린과 코르티손 처리의 투여량을 늘리지 않고 사용할 수 있으며 코르티코스테로이드에 반응하지 않는 신장이식 환자의 거부발작 처리에 아주 유용하다.

그러나 지속적으로 효과가 있는 항혈청을 얻기 어렵고, 많은 종류의 단백질을 포함하고 있어 비효율적이고 위험하다. 혈청의 역가를 다른 것과 비교할 수 있는 마땅한 분석법이 없어 같은 종내에서 정확히 같은 방법으로 혈청을 준비해도 그때마다 차이가 심하다. 일반적으로 말에서 채취한 항림프구혈청이 사용되며 말혈청 단백질에 과민반응이 일어나서 병이 생기는 일부 환자에게는 토끼에서 생산된 항림프구혈청으로 치료할 수 있다.

④ 단일클론항체：항체형성림프구를 골수종양세포에 삽입하여 항체를 생산하는 방법을 개발했다.

여기에서 발생한 잡종세포는 계속적으로 증식하는 암세포의 특징을 획득하여 림프구에 의해 특이화된 항체를 대량 생산한다. 이런 방법으로 단일클론항체라고 하는 한 종류의 특정 항체만을 생산하는 세포의 클론을 만들어내는 것이다. 사람에게 면역억제 효과가 있는 몇 종류의 단일클론항체가 생산되고 있고, 더욱 많은 발전이 기대된다.

⑤ 사이클로스포린：새로운 형태의 면역억제제가 산도스 연구소에서 발견되었는데, 토양곰팡이에서 자연적으로 생성되는 물질이다.

이 물질은 사이클로스포린이라고 하며 특히 T림프구에 강력한 면역억제 기능을 나타내는 안정된 고리형펩티드이다. 사이클로스포린은 많은 동물에서 기관이식 거부반응을 예방한다는 것이 밝혀졌고 인간에게 사용했을 경우에도 모든 종류의 기관이식에 기대했던 면역억제효과가 나타났다. 그러나 사이클로스포린은 신장에 유해하며, 이 약물을 계속 사용하면 영구적인 신장 손상의 위험이 있을 수 있다.

또한 사이클로스포린은 얼굴과 신체의 체모 성장을 촉진하기 때문에 여성 환자들에게는 미용상 문제가 된다. 그리고 지용성이기 때문에 흡수가 다양하게 나타나서 각 환자들은 투여량이 적당한지를 인내를 갖고 조사해야 하므로 사용하기 어려운 약물이다.

앞에서 언급한 것처럼 거부반응을 예방하는 데 사용하는 이상적인 약물은 없다. 생체기관이식을 실시한 이들은 거부반응의 위험에 처해 있으므로 상당히 위험한 약물인 면역억제제의 사용이 불가피하다. 어쨌든 면역억제제는 더 효과적이고 덜 위험한 것이 사용되어야 하며, 특정 단일클론항체와 독성이 없는 사이클로스포린 유도체의 생산이 기대된다.

이식 기관과 조직은행

혈액공급이 없으면 기관은 빠르게 변패한다. 냉동은 이 과정을 늦출 수 있지만 멈추지는 못한다.

조직은 손상에 대한 감수성이 다양하게 나타난다. 인체의 체온 상태에서 혈액의 공급이 끊어지면 뇌는 3~5분 후면 돌이킬 수 없는 손상을 입는다. 심장·간·췌장·폐는 10~30분 후, 신장은 50~100분 후, 피부와 각막은 6~12시간 이후에 손상을 입는다. 각막은 비교적 여유 있게 이식편을 적출하지만 간이식에 있어서는 매분이 생명에 직결된다.

신장을 살아 있는 공여자에게서 적출할 경우에는 정교한 보존기술이 필요치 않다. 공여자와 수여자의 수술은 동시에 실시해야 하며 수여자는 공여자의 기관이 적출되는 즉시 이식기관을 받을 수 있게 준비가 되어 있어야 한다. 사체 신장은 공여자의 사망이 확인되면 될 수 있는 한 빠른 시간(약 1시간) 내에 적출해야 한다.

냉각용액을 신장의 혈관에 주입한 후 냉장실이나 주위를 얼음으로 처리한 진공 플라스크에서 4℃로 유지하고, 동시에 수여자는 수술준비를 해야 한다. 신장은 이러한 간단한 방법으로 24~48시간 동안 변패가 거의 없이 유지할 수 있으며, 기계로 인공순환을 실시하면 48~72시간 동안 유지할 수 있다. 혈액·정자 등의 조직세포는 영하의 온도로 냉동시키면 장기간 보존이 가능하다.

기관의 장기보존이나 은행업은 가까운 미래에 실현될 가능성은 희박하다. 심장·폐·췌장 등의 보존기술은 신장의 경우처럼 많이 연구되지 않았다. 원칙은 같지만 이러한 기관들은 혈액공급 없이는 오랫동안 견딜 수 없다. 이식은 가능한한 빠른 시간 내에 실시해야 하며, 간과 췌장은 8시간 이내, 심장은 4시간 이내, 심폐는 2시간 이내에 실시하는 것이 바람직하다. 기관 보관을 위하여 더 많은 연구가 진행되어야 한다.