**재생**은 상처에 대한 반응으로 일부 흉터조직이 회복되는 것과는 달리 상실된 조직이나 기관이 새로 자라는 것을 의미한다. 인간은 피부나 간을 포함한 큰 장기와 같은 어떤 조직들은 꽤 쉽게 재생할 수 있는 반면, 다른 조직들은 부상 후 재생 능력이 거의 없거나 전혀 없는 것으로 생각되어 왔다.

2016년까지 4가지 주요 기술(기구에 의한 재생)을 사용하여 과학에 의한 조직의 재생이 유도되었다.

그 중 방광은 1999년부터 실험실에서 3d 프린팅을 이용하여 재생되었다. 피부 조직은 생체 내, 체외에서 재생될 수 있다. 그 외 재생된 장기는 다음과 같다: 음경, 지방, 질, 뇌 조직, 흉선, 그리고 축소된 인간의 심장. 현재 진행중인 연구는 더 많은 인간의 장기에서 완전한 재생을 유도하는 것을 목표로 한다.

## 인간 조직 재생의 역사
인간의 경우 상처가 없는 조직도 시간이 지남에 따라 자연적으로 재생된다. 기본적으로 이 조직들은 소비된 세포를 대체할 수 있는 새로운 세포를 가지고 있다. 예를 들어, 몸은 10년 이내에 전골을 재생하고 상처가 없는 피부 조직은 2주 이내에 재생이 된다. 손상된 조직의 경우, 신체는 보통 다른 반응을 보인다. 이 긴급한 반응은 관찰과 임상적
상처의 결과로 단순히 흉터가 생기는 것이 아니라 재생되는 인간의 장기나 조직이 있다. 간, 손끝, 자궁내막 등이 이에 속한다. 줄기 세포의 역학(mechanics) 뿐만 아니라 인체의 조직을 수동적으로 대체하는 것에 관한 더 많은 정보가 현재 알려져 있다. 연구의 발전은 이전에 가능했다고 생각했던 것보다 더 많은 조직과 장기의 재생을 유도할 수 있게 했다. 이러한 기술의 목표는 가까운 미래에는 인체의 어떤 조직 유형이든 재생하기 위해 기술을 사용하는 것이다.

### 재생 기술의 역사
2016년까지 4가지 주요 기술(기구에 의한 재생.

#### 기구에 의한 재생
칼이나 수술용 메스에 베이면 일반적으로 상처가 나지만 바늘로 찌르는 것은 상처가 나지 않는다.

1997년 2 mm 이하의 기구로 인해 만들어진 상처는 흉터 없이 치유할 수 있지만

2013년 돼지의 조직에서 직경 0.5 mm 미만인 조직의 전체 두께 미세 컬럼이 제거될 수 있고 대체 조직은 흉터가 아닌 재생 조직이라는 것이 입증됐다. 정사각형 면적의 40% 이상이 제거 된 상태에서 부분 패턴으로 조직을 제거 하였다; 정사각형 면적 안의 전체 두께 구멍은 모두 흉터 없이 치유되었다. 2016년에는 이 부분 패턴 기법이 인체 조직에서도 증명되었다.

#### 물질에 의한 재생
일반적으로 체내에서는 최대 2 mm의 제한된 정도의 손상된 조직을 재생할 수 있다. 상처 정도가 2 mm 이상일수록 상처 재생에 더 많은 유도책이 필요할 것이다. 2009년, 물질을 사용하여 최대 1 cm까지 파열된 조직의 재생이 유도될 수 있었다.

대식세포 양극화는 피부 재생 전략이다.

#### 3D 프린팅에 의한 재생
2009년에는 길게 분산되어 있는 속이 빈 장기 및 조직의 재생을 유도하는데 조금 더 도전적이었다. 따라서 길게 분산되어 있는 속이 빈 장기 및 조직을 재생하기 위해서는 3D 프린터를 통해 실험실에서 조직을 재생시켜야 했다.

2012년, 프린팅 된 조직과 함께 다양한 학술 기관에서 승인된 4가지 표준 수준의 재생 복잡성 있다.

2012년에는 실험실에서 60일 안에 우표 절반의 크기의 조직을 축구장 크기로 키우는 것이 가능했으며, 줄기세포를 필요로 하는 간, 신경, 췌장을 제외한 대부분의 세포는 체외에서 성장 및 확장될 수 있었다.

실험실에서 처음으로 유도되고 만들어진 장기는 1999년에 만들어진 방광이었다. 2014년에는 3D 프린터를 이용하여 방광, 근육, 질, 음경, 흉선 등의 다양한 조직들이 재생되었다.

2015년에 연구자들은 실험실 안에서 biolimb의 원리에 대한 증거를 개발했다; 그들은 또한 인간의 사지에 대한 어떤 실험도 최소한 10년은 걸릴 것이라고 추정했다. 피부, 근육, 혈관, 및 뼈가 완전히 기능하는 팔다리를 확인하였다.

2019년 4월, 연구자들은 인간의 심장을 3D 프린팅 했다.

#### 약물을 통한 재생
지방위축증은 조직에서 지방이 국소적으로 손실되는 것이다. 일반적인 인슐린 주사 치료법을 사용하는 당뇨병 환자에게서 흔히 볼 수 있다.

2016년에 연구자들은 약물의 사용을 통해 피부세포를 다른 조직으로 변형시킬 수 있었다.

## 자연적으로 재생되는 상처와 기관들

### 심장
심근세포 괴사는 죽은 세포에서 다친 심근을 제거하는 염증반응을 활성화시켜 회복을 촉진시키지만 부상을 확장시킬 수도 있다. 연구에 따르면 그 과정에 관련된 세포는 중요한 역할을 한다고 알려져 있다. 단핵 백혈구에서 유래된 대식세포는 심장 재생을 억제하면서 염증을 유발하는 경향이 있는 반면, 조직에 존재하는 대식세포는 조직 구조와 기능을 회복하는 데 도움이 될 수 있다.

### 자궁내막
월경주기를 통해 분해되는 과정을 거친 자궁내막은 재빠르게 재상피화 하여 재생한다.

### 손가락
1932년 5월, L.H. McKim은 절단에 따른 성인 손가락의 재생에 대해 캐나다 의학 협회 저널에 보고서를 발표했다. 몬트리올 종합병원의 한 가정 외과의사는 감염 확산을 막기 위해 손가락 끝마디 뼈 절단 수술을 받았다. 수술 후 한 달도 안 돼 엑스레이 분석 결과 뼈가 재생됨을 확인하였고, 거시적 관찰 결과 손톱과 피부도 재생됨을 관찰하였다.

1970년대의 연구는 사고로 손가락 끝을 잃은 10세 정도의 아이들이 그들의 상처가 피부 봉합되지 않는다면 한 달 안에 그 손가락의 끝을 다시 돌릴 수 있다는 것을 보여주었다. 그들은 보통 지문을 가지고 있지 않을 것이고, 만약 손톱의 조각이 남아 있다면 보통 둥근 모양 보다는 네모난 모양으로 손톱이 다시 자랄 것이다.

2005년 8월, 당시 60대 초반이었던 Lee Spievack은 사고로 오른쪽 가운데 손가락의 첫 번째 기저근 바로 위가 잘려졌다. 그의 형인 Alan Speivack 박사는 재생 연구를 하고 있었고, McGowan 재생 의학 연구소의 Stephen Badylak 박사가 개발한 분말형태의 세포 외 기질을 그에게 제공했다. Mr. Spievack은 분말로 상처를 덮었고, 손가락 끝은 4주만에 다시 재생되었다.

이와 비슷한 사연은 CNN에도 보도되었다. Deepa Kulkarni라는 이름의 여성은 새끼 손가락 끝을 잃었고 처음에 의사들로부터 아무것도 할 수 없다는 말을 들었다. 그녀의 개인적인 연구와 Badylak을 포함한 몇몇 전문가들과의 상담을 통해 결국 그녀는 재생치료를 받고 손가락 끝이 재생되었다.

### 신장
신장의 재생 능력이 최근에 조사되었다.

신장의 기본 기능적, 구조적인 단위는 네프론인데, 주로 사구체, 세뇨관, 집합관, 모세혈관으로 구성되어 있다. 포유류 신장의 재생능력은 하등 척추동물의 재생능력에 비해 제한적이다.

포유류 신장에서는 극심한 부상에 따른 세뇨관의 재생이 잘 알려져 있다. 최근에는 사구체의 재생에 대해서도 보고되었다. 극심한 부상에 따라 근위의 세뇨관이 더 많이 손상되고, 네프론 기저막의 상처를 입은 상피세포가 벗겨 진다. 그러나 살아남은 상피세포는 부상 후 근위 세뇨관의 상피내막을 보충하기 위해 이동, 탈분화, 증식, 재분화를 거친다. 최근 세뇨관 재생에는 신장줄기세포의 존재와 참여가 나타나고 있다. 그러나 현재 신장줄기세포라는 개념이 대두되고 있다. 생존한 세뇨관 상피 세포와 신장줄기세포 외에도 골수줄기세포가 근위의 세뇨관 재생에 역할을 하는 것으로 나타났지만 이 메커니즘은 여전히 논란이 되고 있다. 최근 신장 세포로 분화하는 골수줄기세포의 능력에 대한 연구들이 속속 등장하고 있다.

다른 기관과 마찬가지로 신장도 어류 등 하등 척추동물에서 완전히 재생되는 것으로 알려져 있다. 신장 재생 능력이 뛰어난 것으로 알려진 물고기 중에는 금붕어, 스케이트, 광선, 상어 등이 있다. 이러한 물고기에서는 신장을 다치거나 부분적으로 제거된 후에 네프론 전체가 재생된다.

### 간
인간의 간은 간세포의 단분화능으로 인해

### 발가락
노인들의 괴사와 화상 등에 의해 손상된 발가락도 괴사 치료 후에는 손톱, 발톱까지 다시 재생될 수 있다.

### 수정관
정관절제술 후 수정관은 다시 자랄 수 있다. 심지어 5cm(또는 2인치)나 되는 수정관을 제거해도, 수정관은 다시 자라서 부착될 수 있다. 즉, 정자가 다시 한번 수정관을 통과하고 흐르게 하여, 생식력을 회복하게 한다.

## 인간의 유도된 재생
현재는 성공적으로 또는 부분적으로 재생이 유도된 인간 조직이 몇 개 있다. 이러한 사례들 중 다수는 재생의학이라는 주제에 해당되는데, 여기에는 부상당한 인간의 장기와 조직을 재생시킬 목적으로 행해진 방법과 연구가 포함된다. 재생의학의 주요 전략은 부상 부위 세포의 재분화, 줄기세포 이식, 실험실에서 자란 조직과 장기 이식, 생체조직 이식 등이다.

### 방광
1999년에 방광은 7명의 환자에게서 처음으로 재생된 기관이다; 2014년 기준으로, 이 재생된 방광은 수혜자들 몸안에서 여전히 기능하고 있다.

### 지방
1949년, 정제된 인슐린이 지방위축증을 가진 당뇨병 환자들의 지방을 재생하는 것으로 나타났다.

고지방 식이요법 중이나 모낭 성장 중에는 성숙한 지방세포가 여러 조직에서 자연스럽게 형성된다.

### 심장
심혈관 질환은 전 세계적으로 사망의 주요 원인이며 1990년 전 세계 사망자의 25.8%에서 2013년 사망자의 31.5%로 비례적으로 증가했다. 그 결과로 생긴 흉터는 생명을 위협하는 비정상적인 심장 리듬이나 부정맥을 크게 증가시키는 원인이 된다. 따라서 심장을 자연적으로 재생하는 능력은 현대 건강관리에 엄청난 영향을 미칠 것이다. 그러나 여러 동물이 심장 손상(예: 도룡뇽)을 재생할 수 있는 반면 포유류 심근세포는 증식할 수 없고 심장 손상은 흉터와 섬유화를 일으킨다.

인간의 심근 세포는 나중에 생성되지 않는다는 이전의 믿음에도 불구하고, 최근의 한 연구는 이것이 그렇지 않다는 것을 발견했다. 이 연구는 냉전 기간 동안 핵폭탄 실험의 장점을 이용했는데, 이 실험은 대기 중으로 탄소-14를 도입하여 인근 주민들의 세포로 유입했다. 이는 평균 수명 동안 교체되는 원래의 심근세포의 절반에도 못 미치는 양이다. 그러나 이 연구는 정상적인 노화 심장의 적절한 샘플이 맞는지를 포함하여 실험에 대한 타당성에 대해 심각한 의구심이 제기되어 왔다.

개의치 않고, 인간 심장 재생의 가능성을 뒷받침하는 추가 연구가 진행되었다. p38 MAP 키나아제의 억제는 성인 포유류 심근세포의 체세포 분열을 유도하는 것으로 밝혀졌다.

심장 재생의 가장 유망한 원천 중 하나는 줄기세포의 사용이다. 성인의 심장에는 줄기 세포 또는 심장 전구체가 존재하고 있다는 것이 생쥐에서 증명되었다. – 이 줄기세포군은 심장 조직이 죽었을 때, 손실된 세포를 대체하는 심장 세포로 분화되기 위해 리프로그래밍되는 것으로 나타났다. 이 연구들이 보여주는 것은 인간의 심장은 단지 사용된 세포를 대체하는 데 이용되는 것이 아니라 필요할 때 심장을 재생시키도록 유도될 수 있는 줄기세포를 포함하고 있다는 것이다.

질병으로 인한 심근의 손실은 종종 심부전으로 이어진다. 그러므로, 잃어버린 세포를 보충하기 위해 심장 다른 곳에서 세포를 채취할 수 있다면 유용할 것이다. 이것은 2010년에 성숙한 심장의 섬유아세포가 심근세포와 같은 세포로 직접 리프로그래밍 되면서 달성되었다. 이 실험은 GATA4, Mef2c 및 Tbx5의 세 가지 전사 인자를 사용하여 수행되었다. 중요한 것은 손상된 심장이나 다른 곳에서 나온 섬유아세포가 재생에 필요한 기능적 심근세포의 원천이 될 수 있다는 것이다.

단순히 손상된 심장에 기능하는 심장 세포를 주입하는 것은 부분적으로만 효과적이다. 보다 신뢰할 수 있는 결과를 얻기 위해서는 세포로 구성된 구조를 만들어 이식할 필요가 있다. Masumoto와 그의 팀은 인간 iPSC로부터 심장 근육 세포와 혈관세포를 생산하는 방법을 고안했다. 이렇게 생산된 세포를 쥐의 경색된 심장에 이식하였고, 이때 심장 기능이 상당히 향상되었다. 심장 판막의 공학에 대한 연구도 행해졌다. 인간 세포에서 파생된 조직 공학 심장 판막이 체외에서 생성되어 인간이 아닌 영장류 모델에 이식되었다. 이들은 8주 후에도 상당량의 세포 재증식을 보여주었고, 현재 사용되고 있는 비생물학적 밸브를 능가하는 데 성공했다.

### 폐
만성폐쇄성폐질환(COPD)은 오늘날 가장 광범위한 건강 위협 요소 중 하나이다. 전 세계 인구 3억2900만명 정도가 해당 질병을 가지고 있고, 이는 전 세계 인구의 거의 5%를 차지한다. 2012년에 300만 명 이상의 사람들이 사망하였으며, COPD는 세 번째로 큰 사망 원인이었다. 따라서 폐의 재생능력의 발전은 수요가 많다.
골수유래세포가 다세포 계열(multiple cell lineages)의 전구체의 원천이 될 수 있다는 것이 밝혀졌고, 2004년 연구에서는 이러한 세포 유형 중 하나가 폐 재생에 관여하고 있다는 것을 시사했다.

실제로 2008년 말기 기관지연화증을 가진 30세 여성에게 조직공학 기관지를 성공적으로 이식하는 임상 이식이 있었다. ECM 골격은 인간이 기증한 기관지에서 세포와 MHC 항원을 제거함으로써 생성되었으며, 그 후 수혜자의 세포에서 배양된 상피세포와 중간엽 줄기세포에서 유도된 연골세포로 채워졌다. 이식수술을 받는 사람으로부터 배양된 세포에서 생성되었기 때문에 폐 재생을 위한 큰 단계인 항 기증자 항체나 면역억제제가 필요하지 않았다.

2010년 연구는 ECM 골격을 사용하여 생체 외 전체 폐를 생쥐에게 이식하기 위해 한 단계 더 발전했다.

낭포성 섬유증은 폐의 또 다른 질병으로, 치명적이고 유전적으로 CFTR 유전자의 돌연변이와 연관되어 있다. 체외에서 환자 맞춤형 폐 상피 증식을 통해 낭포성 섬유화 표현형을 표현하는 폐조직이 만들었다. 이는 질병 병리학의 모델링과 약물 테스트가 재생 의학을 활용하는데 사용될 수 있다.

### 음경
연구실에서 음경이 성공적으로 재생되었다. 음경은 구조적인 복잡성으로 인해 피부, 방광, 질보다 재생하기 어려운 기관이다.

### 척수 신경
척수 손상 연구의 목표는 손상된 신경회로를 다시 연결하여 신경생성을 촉진하는 것이다.

### 흉선
Edinburgh 대학의 연구원들은 살아있는 흉선 기관을 재생시키는 데 성공했다. 재생된 장기는 구조와 유전자 발현이 소년기의 흉선과 매우 가까웠다. 흉선은 정상적인 건강한 사람에서는 퇴화하는 최초의 기관 중 하나이다.

### 질
2005년과 2008년 사이에 뮐러관 무발생 때문에 질의 형성 부전을 가진 4명의 여성에게 재생된 질을 이식하였다. 이식 후 8년까지, 모든 장기는 정상적인 기능과 구조를 가지고 있다.