도서요약

Solving the Organ Transplant Shortage: What’s Next?

The Global Fight to Save Lives: The Current State of Organ Shortage

Millions of people worldwide are waiting for organ transplants, fighting to survive day by day. The supply of major organs such as hearts, kidneys, livers, lungs, and pancreases still cannot meet demand. In the United States, an average of 17 people die every day due to a shortage of organs, and similar situations are seen in major countries across Europe and Asia. According to the World Health Organization (WHO), the rate of organ donation varies significantly by country, with institutional barriers and social perceptions being major factors. For example, Spain records the world’s highest organ donation rate thanks to strong government-led policies and positive public perception. In contrast, countries such as Japan, Germany, and South Korea have lower donation rates due to cultural and legal obstacles. According to recent statistics from the United Network for Organ Sharing (UNOS), as of 2024, there are approximately 104,000 patients on the transplant waiting list in the U.S., a 3% increase from the previous year, with particularly sharp growth in demand for heart and lung transplants.

Why Isn’t the Supply Increasing? Market and Institutional Bottlenecks

The root causes of organ shortages are complex. Low consent rates for donation, complicated brain death determination procedures, and a lack of cooperation among medical systems are key issues. Additionally, cultural and religious factors contribute to public reluctance toward organ donation. Some countries, such as the U.S. and Spain, have adopted “opt-out” systems that assume automatic consent, achieving higher donation rates. However, many other nations continue to grapple with legal and ethical debates. South Korea’s current “opt-in” system makes it difficult to obtain active donor consent. Furthermore, the burdens placed on medical staff during organ retrieval and opposition from families also hinder supply growth. Poor information-sharing systems between hospitals and inadequate post-donor management are additional major obstacles. According to an OECD report, institutional transparency and trust-building play critical roles in increasing donation rates, highlighting the need for systematic education and infrastructure improvement.

Printing the Future: Advances in 3D Bioprinting of Organs

3D bioprinting technology is emerging as a key solution to the organ shortage crisis. This technique uses stem cells and biomaterials to print kidney, liver, and heart tissues. Recently, Harvard University’s Wyss Institute successfully created artificial liver tissue with complex vascular structures, improving survival rates in animal models. Europe’s Cellink has launched commercial bioprinters to accelerate the commercialization of this research. UK-based biotech firm BioPixel has developed 3D-printed kidney mini-organoids for drug toxicity testing and pre-transplant clinical research, while Osaka University in Japan is conducting the world’s first patient-specific bioprinted heart valve clinical trials. In South Korea, POSTECH and Seoul National University Hospital have jointly developed a bioprinted heart patch and are securing technological leadership, with the government planning to invest KRW 100 billion in bioprinting research starting in 2025.

Gene Editing and Stem Cells: A New Frontier in Regenerative Medicine

CRISPR-Cas9 gene editing and stem cell research offer promising alternatives to traditional organ donation. Efforts to reduce immune rejection and regenerate organs using patients’ own cells are progressing rapidly. Boston-based eGenesis has successfully removed genes in pig organs that trigger human immune responses, advancing to xenotransplantation clinical trials. Kyoto University in Japan is leading in patient-specific induced pluripotent stem cell (iPSC) cardiac regeneration. In Europe, the Max Planck Institute in Germany is developing CRISPR-edited kidney cell therapies for chronic kidney disease patients. In South Korea, CHA Biotech is developing customized stem cell-based liver regeneration therapies, while KAIST is researching a CRISPR-enhanced autologous stem cell liver regeneration platform.

The Evolution of Artificial Organs

Technologies for artificial hearts and lungs are advancing rapidly. The Texas Heart Institute is developing the world’s first fully implantable artificial heart without a battery, and France’s Carmat has already received CE approval for its artificial heart, now in European clinical use. Tokyo University has successfully demonstrated the efficacy of miniature artificial lungs in animal models. Medtronic’s automated insulin pump for artificial pancreas applications is commercially available, while Harvard University has achieved over 80% success in six-month trials using artificial pancreas systems for blood glucose management. In South Korea, Yonsei Medical Center and LG Electronics are jointly developing next-generation artificial heart pumps. The government has also launched an “AI-integrated Artificial Organ Development Roadmap” to lead in this field globally.

AI Revolutionizing Matching: Smart Algorithms and Recipient Prediction

AI technology is dramatically improving the efficiency of matching organ donors with recipients. Traditionally based only on blood type and tissue compatibility, AI now analyzes thousands of medical data points to predict optimal recipients and improve transplant success rates. UNOS in the U.S. has implemented a Predictive Analytics Engine to significantly enhance waitlist management. The UK’s NHS Blood and Transplant uses machine learning algorithms to predict survival rates for heart transplant patients. Stanford University has developed an AI-based model for predicting post-liver transplant complications, demonstrating over 92% accuracy in clinical trials. In South Korea, KAIST and Severance Hospital are collaborating on an AI-driven liver transplant matching algorithm, while Asan Medical Center is developing an “AI-based Organ Compatibility Prediction Platform.”

Ethical Debates and Legal Evolution: How Far Should We Go?

Gene editing, xenotransplantation, and artificial organ technologies continue to test ethical boundaries. Bioethics committees are actively discussing issues around human-animal chimeras and organ commercialization. The NIH has recently updated clinical trial guidelines for xenotransplantation, while the European Parliament is debating intellectual property rights and usage conditions for bioprinted organs. Germany’s bioethics commission has strengthened guidelines for human-animal chimera research, and Japan is revising clinical guidelines for stem cell-based artificial organ applications. South Korea, through its 2024 amendments to the Bioethics and Safety Act, has redefined research standards for xenotransplantation and gene editing. The National Bioethics Policy Research Institute has also launched studies to harmonize these guidelines internationally.

The New Blue Ocean: Key Companies and Investment Trends

Global biotech companies are investing heavily in alternative organ transplantation technologies. U.S.-based Unity Biotechnology and Organovo, Israel’s BioTime, and South Korea’s Medipost and Curacle are among the top companies. PwC projects the transplant-related biotech market will reach approximately KRW 200 trillion by 2035, with venture capital investment increasing 25% year-on-year as of 2025. California-based Viscient Biosciences is gaining attention with its AI-based kidney models, while Europe’s EpiBone is leading the market for 3D-printed cartilage tissues. In South Korea, companies like Cell & Bio, Genecurix, and Genexine are emerging as promising players.

The Current State and Challenges of Organ Transplantation in Korea

Organ donation consent rates in South Korea remain low, and expanding a donation culture is an urgent issue. According to KODA, as of 2024, there are approximately 530,000 registered donors, with about 450 brain-dead donors annually. Around 5,500 patients are on the waiting list, with severe shortages in heart and lung transplants. The government is expanding education and public campaigns, while domestic biotech firms are pursuing advancements in 3D bioprinting and stem cell therapies. Seoul Asan Medical Center and Samsung Medical Center are jointly researching artificial lungs and hearts, and development of AI-based organ matching systems is accelerating. However, experts stress that legal and institutional reform must be accompanied by ongoing efforts to improve public perception.

The Policy Innovation Agenda: Public-Private Cooperation Strategies

Global trends point toward stronger public-private collaboration. Governments are focusing on funding and regulatory reforms, while private firms drive technological development and commercialization. In the U.S., the 21st Century Cures Act has dramatically improved processes for regenerative medicine and AI-based medical device approvals. The EU’s Horizon Europe program will invest approximately €10 billion in relevant research by 2027. Japan’s Ministry of Health is promoting its “Advanced Regenerative Medicine Acceleration Strategy,” while South Korea’s Advanced Regenerative Medicine Promotion Act is driving investment and regulatory improvements starting in 2024. The government aims to elevate the nation’s biohealth sector into the global top 10 by 2025 and is pushing forward international consortium building through public-private partnerships.

The Next 10 Years: Future Scenarios for Resolving Organ Shortages

The next decade will be pivotal in overcoming organ shortages. Commercialization of 3D bioprinted organs, clinical success of gene-edited organs, and market expansion of artificial organs are all on the horizon. Simultaneously, ethical and societal debates will intensify. Whether technological advances can align with the dignity of human life and whether policies and society can evolve accordingly remain ongoing challenges. According to McKinsey & Company, clinical applications of 3D-printed kidneys and livers could become a reality by 2030, and global organ shortages are expected to gradually ease through technological and institutional progress. Establishing ethical standards based on broad social consensus and building fair organ allocation systems will also become key priorities.

* Reference

World Health Organization (WHO), Global Observatory on Donation and Transplantation Reports, 2024

United Network for Organ Sharing (UNOS), Annual Data Report 2024

Nature Biotechnology, "Advances in 3D Bioprinting for Organ Regeneration", 2024

Science Translational Medicine, "CRISPR Gene Editing in Organ Transplantation", 2024

The Lancet, "Trends in Artificial Organs and Xenotransplantation", 2025

한국장기조직기증원(KODA), 2024 연례 보고서

Ministry of Health and Welfare, Republic of Korea, "Organ Donation and Transplantation in Korea", 2024

McKinsey & Company, "Biotech Investment Trends 2025"

PwC, "Global Healthcare Market Analysis", 2025

Harvard Wyss Institute Research Publications, 2024

Cellink, Corporate Reports 2024

eGenesis Corporate Press Release, 2024

European Commission, Horizon Europe Program Brief, 2025

NIH Xenotransplantation Guidelines, 2025

OECD Health Policy Studies, "Organ Donation: Policy Challenges", 2024

Stanford University AI in Healthcare Reports, 2025

Tokyo University Medical Robotics Lab Publications, 2024

Viscient Biosciences Investor Reports, 2025

Korean Advanced Bioprinting Forum Proceedings, 2025

이식 장기 부족, 어떻게 해결할 것인가?

생명을 구하는 싸움: 장기 부족의 글로벌 현주소

전 세계적으로 수백만 명이 장기 이식을 기다리며 하루하루 생명을 이어가고 있다. 심장, 신장, 간, 폐, 췌장 등 주요 장기들의 공급은 여전히 수요를 따라가지 못한다. 미국에서는 매일 평균 17명이 장기 부족으로 인해 목숨을 잃고 있으며, 유럽과 아시아 주요 국가들도 비슷한 상황이다. 세계보건기구(WHO)에 따르면 장기 기증자의 비율은 국가마다 큰 차이를 보이며, 제도적 장벽과 사회적 인식이 주요 요인으로 꼽힌다.

예를 들어, 스페인은 세계에서 가장 높은 장기 기증률을 기록하고 있는데 이는 강력한 국가 주도 정책과 시민들의 긍정적 인식 변화가 크게 작용한 결과다. 반면 일본, 독일, 한국 등에서는 문화적 요인과 법적 장벽으로 인해 기증률이 낮은 편이다. 미국 UNOS의 최근 통계에 따르면 2024년 현재 장기 이식 대기자는 약 104,000명으로 전년 대비 3% 증가했으며, 특히 심장과 폐 이식 수요가 급격히 증가하는 추세다.

장기 공급은 왜 늘지 않는가? 시장과 제도의 병목 요인

장기 부족의 근본 원인은 복합적이다. 생전 기증 동의율이 낮고, 뇌사 판정 절차가 까다로우며, 의료 시스템 간 협력 부족도 문제다. 또한 문화적, 종교적 이유로 장기 기증을 꺼리는 사회 분위기도 적지 않다. 미국과 스페인 등 일부 국가는 "옵트아웃(Opt-out) 시스템"을 통해 자동 기증 동의를 도입해 높은 기증률을 보이고 있으나, 여전히 많은 국가에서는 법적, 윤리적 논쟁이 남아 있다.

한국 역시 현행 옵트인(Opt-in) 시스템으로 인해 적극적인 기증 동의를 얻기 어려운 상황이다. 더불어 의료진의 장기 적출 절차에 대한 부담감, 가족들의 반대 역시 장기 공급 증가를 가로막는 요인으로 작용한다. 또한 의료기관 간 정보 공유 체계 미흡, 기증자 사후 관리 부족 등도 주요 장애물로 꼽힌다. OECD 보고서에 따르면 제도적 투명성과 신뢰 구축이 기증률 증가에 중요한 역할을 하며, 이를 위한 체계적인 교육과 인프라 개선이 시급하다고 평가하고 있다.

미래를 인쇄하다: 3D 바이오프린팅 장기의 기술 진보

3D 바이오프린팅 기술은 장기 부족 문제 해결의 선봉장으로 떠오르고 있다. 바이오프린팅은 줄기세포와 생체 재료를 사용해 신장, 간, 심장 조직을 인쇄하는 기술이다. 최근 미국 하버드 대학교 Wyss Institute 연구팀은 복잡한 혈관 구조를 갖춘 인공 간 조직을 제작하여 쥐 모델에서 생존율을 향상시키는 데 성공했다. 유럽의 Cellink사는 상업용 바이오프린터를 출시하며 연구의 상용화에 박차를 가하고 있다.

영국의 바이오기업 바이오픽셀은 3D 프린팅된 신장 미니오가노이드(Organoids)를 제작해 약물 독성 테스트와 이식 전 임상 연구에 활용하고 있으며, 일본 오사카 대학은 세계 최초로 환자 맞춤형 바이오프린팅 심장판막 임상시험을 진행 중이다. 한국에서는 POSTECH과 서울대병원이 공동으로 바이오프린팅 심장 패치 개발에 성공하며 관련 기술력을 확보하고 있으며, 정부는 2025년부터 바이오프린팅 연구에 1,000억 원 규모의 예산을 투입할 계획이다.

유전자 편집과 줄기세포, 재생의학의 신세계

CRISPR-Cas9 유전자 편집 기술과 줄기세포 연구는 기존 장기 기증의 대안을 제시한다. 유전적 거부반응을 줄이거나, 환자의 자체 세포로 장기를 재생하는 연구가 활발히 진행 중이다. 미국 보스턴 소재 eGenesis사는 돼지 장기에서 인간 거부반응을 유발하는 유전자를 제거하는 데 성공, 이종이식 임상시험 단계에 들어섰다.

일본 교토대는 환자 맞춤형 유도만능줄기세포(iPSC)를 활용한 심근세포 재생 연구로 주목받고 있다. 유럽에서는 독일 막스플랑크 연구소가 CRISPR 유전자 편집을 통해 만성 신장질환 환자를 위한 신장 세포 재생 치료제를 개발 중이다. 국내에서는 차바이오텍이 환자 맞춤형 줄기세포 기반 간 재생 치료제를 개발하고 있으며, KAIST는 CRISPR 유전자 편집을 접목한 자가 줄기세포 간세포 재생 플랫폼을 연구하고 있다.

인공 장기의 진화

인공 심장과 인공 폐 기술도 눈부신 발전을 이루고 있다. 미국 텍사스 심장연구소는 세계 최초로 배터리 없는 완전 이식형 인공 심장을 개발하고 있으며, 프랑스 Carmat사는 이미 CE 인증을 획득한 인공 심장을 유럽 내 임상에 적용 중이다. 일본 도쿄대는 미니어처 인공 폐를 개발해 동물 모델에서 성공적인 장기 지원 효과를 입증했다.

인공 췌장은 메드트로닉(Medtronic)사의 자동 인슐린 주입기가 상용화 단계에 있으며, 하버드 대학은 인공 췌장 시스템을 활용한 6개월 장기 임상시험에서 혈당 관리 성공률을 80% 이상으로 끌어올렸다. 국내에서는 연세대 의료원과 LG전자가 공동으로 차세대 인공 심장펌프 개발을 진행 중이며, 정부는 인공 장기 분야 글로벌 기술 선도를 위해 'AI 융합 인공장기 개발 로드맵'을 발표했다.

AI가 매칭을 바꾼다: 스마트 알고리즘과 수혜자 예측

AI 기술은 장기 기증자와 수혜자 매칭 효율을 크게 높이고 있다. 기존에는 혈액형, 조직 적합성만 고려했지만, AI는 수천 개의 의료 데이터를 분석해 최적 수혜자를 예측하고, 이식 성공률을 높인다. 미국 UNOS는 AI 기반 'Predictive Analytics Engine'을 도입하여 대기자 관리 효율성을 크게 향상시키고 있으며, 영국 NHS Blood and Transplant는 머신러닝 알고리즘을 활용해 심장 이식자의 생존율을 예측하는 모델을 운영 중이다.

스탠포드 대학은 AI를 기반으로 한 간이식 후 합병증 예측 모델을 개발하여 임상 시험에서 92% 이상의 정확도를 입증했다. 국내에서는 카이스트와 세브란스 병원이 협력하여 AI 기반 간 이식 매칭 알고리즘을 개발하고 있으며, 서울아산병원은 'AI 기반 장기 적합성 예측 플랫폼'을 개발 중이다.

윤리적 논쟁과 법적 진화: 어디까지 허용할 것인가

유전자 편집, 이종이식, 인공 장기 기술은 윤리적 경계를 시험하고 있다. 생명 윤리 위원회들은 인간-동물 경계, 장기 상품화 문제 등을 집중 논의 중이다. 미국 국립보건원(NIH)은 이종이식 임상시험 가이드라인을 새롭게 발표했으며, 유럽 의회는 바이오프린팅 장기의 특허권과 사용 조건에 대해 논의하고 있다.

독일 생명윤리위원회는 인간-동물 키메라 연구 윤리 기준을 강화했으며, 일본은 줄기세포 기반 인공 장기의 임상 적용 가이드라인을 개정 중이다. 한국 역시 2024년 '생명윤리 및 안전에 관한 법률' 개정을 통해 이종이식과 유전자 편집의 연구 기준을 재정립했으며, 국가생명윤리정책연구원은 관련 윤리 가이드라인의 국제 조화를 위한 연구를 착수했다.

바이오 산업의 새로운 블루오션: 주요 기업과 투자 동향

글로벌 바이오 기업들은 장기이식 대체 기술에 적극 투자 중이다. 미국의 유니티 바이오테크놀로지와 오르가노보(Organovo), 이스라엘의 바이오타임, 한국의 메디포스트, 큐라켈 등은 유망한 기업으로 꼽힌다. 글로벌 컨설팅사 PwC에 따르면, 장기이식 관련 바이오 시장 규모는 2035년까지 약 200조 원에 이를 전망이며, 벤처캐피탈 투자도 2025년 기준 전년 대비 25% 증가한 것으로 나타났다.

미국 캘리포니아주 기반 스타트업 Viscient Biosciences는 AI 기반 신장 모델 개발로 주목받고 있으며, 유럽의 EpiBone사는 3D 프린팅 연골 조직 시장을 선도하고 있다. 국내에서는 셀앤바이오, 젠큐릭스, 제넥신 등이 유망 기업으로 평가받고 있다.

한국의 장기 이식 현황과 과제

한국은 장기 기증 동의율이 여전히 낮은 편이며, 장기 기증 문화 확산이 시급한 과제로 꼽힌다. 한국장기조직기증원(KODA)에 따르면, 장기 기증 등록자는 2024년 기준 53만 명으로 꾸준히 증가 추세이지만, 뇌사 기증자는 연간 약 450명 수준에 머물고 있다.

대기 환자는 약 5,500명에 달하며, 특히 심장과 폐 장기의 수급이 매우 부족한 상황이다. 정부는 교육과 캠페인을 확대하고 있으며, 국내 바이오 기업들도 3D 바이오프린팅, 줄기세포 치료제 개발에 나서고 있다. 서울아산병원과 삼성서울병원은 인공 폐, 인공 심장 개발을 위한 공동 연구를 진행 중이며, 최근 AI 기반 장기 매칭 시스템 개발도 가속화되고 있다. 하지만 법·제도 정비와 함께 국민적 인식 개선 노력이 병행되어야 한다는 지적이 많다.

정책 혁신의 과제: 공공-민간 협력 전략

글로벌 트렌드는 공공과 민간의 협력 강화로 나아가고 있다. 정부는 연구비 지원과 법적 정비에 집중하고, 민간은 기술 개발과 상용화를 주도한다.

미국은 '21st Century Cures Act'를 통해 재생의학 연구와 AI 기반 의료기기 승인 절차를 대폭 개선했다. 유럽은 'Horizon Europe' 프로그램을 통해 관련 연구에 2027년까지 약 100억 유로를 투입할 계획이다. 일본 후생성은 '첨단재생의료 가속화 전략'을 추진 중이며, 한국도 2024년부터 '첨단재생의료 육성법' 시행으로 관련 분야 투자와 규제 개선 노력을 강화하고 있다. 정부는 2025년까지 바이오 헬스 산업 글로벌 경쟁력 10위권 진입을 목표로 하고 있으며, 민간 협력을 통한 글로벌 컨소시엄 구축에도 박차를 가하고 있다.

다가올 10년: 장기 부족 해결을 위한 미래 시나리오

향후 10년은 장기 부족 해결의 분수령이 될 것이다. 3D 바이오프린팅 장기의 상용화, 유전자 편집 장기의 임상 성공, 인공 장기의 시장 확대가 기대된다. 동시에 윤리적, 사회적 논의도 더욱 치열해질 전망이다. 기술 발전이 인간 생명 존엄성과 조화를 이루는 방향으로 정책과 사회가 진화할 수 있을지, 그 과정은 여전히 진행형이다.

McKinsey & Company 보고서에 따르면 2030년경 3D 프린팅된 신장과 간의 임상 적용이 현실화될 것으로 보이며, 글로벌 장기 부족 현상은 기술과 제도의 발전을 통해 점진적으로 완화될 것으로 기대된다. 동시에 사회적 합의를 기반으로 한 윤리적 기준 마련과 공정한 장기 분배 체계 구축도 중요한 과제로 떠오르고 있다.