충치가 심하게 진행되거나 치아가 깨지는 경우, 또는 치주질환이 심해지면 치아를 결국 상실하게 될 수 있습니다. 선천적으로 치아가 존재하지 않는 경우도 있습니다.
치아를 상실한 경우 현재 가장 흔하게 선택하는 치료 중 하나가 임플란트입니다. 그 밖에도 브릿지나 틀니와 같은 보철치료를 통해 상실된 치아의 기능을 회복할 수 있습니다.
그렇다면 치아를 다시 만들어내는 방법은 없을까요?
현재의 치과 기술로는 이미 상실했거나 선천적으로 존재하지 않는 영구치를 사람에게서 완전한 형태로 재생시키는 치료가 일반적인 임상치료로 자리 잡지는 못했습니다. 하지만 치아 자체의 자연적인 회복 능력을 이용하거나, 줄기세포와 조직공학 기술을 활용하여 치아를 재생하려는 연구는 꾸준히 진행되고 있습니다.
특히 최근에는 단순히 손상된 치아를 인공 재료로 수복하는 것을 넘어, 치아가 가지고 있는 생물학적 회복 능력을 최대한 보존하고 이를 이용하는 방향으로 치과 치료의 관심이 확대되고 있습니다.
오늘은 이러한 치아 재생 연구의 기본이 되는 치아 조직의 특징부터, 실제 임상에서 활용되고 있는 생활치수치료(VPT), 그리고 미래의 치수 재생 연구까지 차례대로 살펴보겠습니다.
치아는 어떻게 구성되어 있을까?
치아는 크게 법랑질, 상아질, 치수로 구성되어 있습니다.
가장 바깥쪽에 위치한 법랑질은 우리 몸에서 가장 단단한 조직 중 하나로, 치아를 외부의 물리적·화학적 자극으로부터 보호하는 역할을 합니다.
그런데 법랑질에는 중요한 특징이 하나 있습니다.
바로 성숙한 법랑질에는 살아 있는 세포가 존재하지 않는다는 것입니다.
치아가 만들어지는 과정에서는 법랑모세포(ameloblast)가 법랑질을 형성합니다. 하지만 치아의 발생과 성숙 과정이 끝나면 법랑모세포는 사라지기 때문에 성숙한 법랑질 자체에는 이를 다시 만들어낼 세포가 남아 있지 않습니다.
이러한 특성 때문에 이미 손상된 성숙 법랑질을 생물학적으로 완전히 재생시키는 것은 매우 어려운 과제입니다.
현재 연구자들은 이러한 한계를 극복하기 위해 자연적인 치아 발생 과정을 모방한 생체모방적(biomimetic) 재광화 기술과 다양한 생체재료를 연구하고 있습니다.
치아 안쪽에는 살아 있는 조직이 존재한다
법랑질과 달리 치아의 가장 안쪽에는 치수(pulp)라는 살아 있는 조직이 존재합니다.
치수에는 혈관과 신경, 결합조직, 다양한 세포들이 포함되어 있습니다. 우리가 흔히 '치아 신경'이라고 부르는 부분도 바로 이 치수에 해당합니다.
치과치료에서 치수를 최대한 보존하려고 하는 이유도 여기에 있습니다.
특히 어린 영구치에서는 치수가 매우 중요합니다. 아직 치근이 완전히 발달하지 않은 미성숙 치아에서는 치수를 보존하는 것이 치근의 정상적인 발달과 치아의 장기적인 생존에 중요한 역할을 하기 때문입니다.
성인의 성숙한 치수에서는 치아가 발달하던 시기에 비해 세포의 증식과 상아질 형성 능력이 감소합니다. 하지만 치아에 손상이 발생하면 치수 내부의 세포가 반응하여 새로운 상아질을 형성할 수 있습니다.
이를 수복상아질(reparative dentin)이라고 합니다.
수복상아질은 치수가 외부 자극으로부터 자신을 보호하기 위한 일종의 방어 반응이라고 볼 수 있습니다.
하지만 손상이 매우 깊어지면 상아질을 형성하는 상아모세포(odontoblast)가 심하게 손상되거나 소실될 수 있습니다. 이 경우에는 정상적인 방식으로 수복상아질을 형성하기 어려워집니다.
수복상아질에서 시작된 치아 재생 연구
흥미로운 점은 바로 이러한 치아의 자연적인 방어 반응이 치아 재생 연구의 중요한 단서가 되었다는 것입니다.
연구자들은 치아가 손상을 받았을 때 어떻게 수복상아질을 만들어내는지, 어떤 세포와 신호전달 체계가 이러한 과정에 관여하는지 연구하고 있습니다.
그중 하나가 바로 Wnt 신호전달 경로(Wnt signaling pathway)입니다.
Wnt 신호전달은 세포와 세포 사이에서 정보를 전달하는 과정으로, 세포의 증식과 분화, 줄기세포의 유지 및 조직 발달 등에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있습니다.
치아 재생 분야에서도 Wnt 신호전달을 적절하게 조절함으로써 치아 내부의 세포를 활성화하고 수복상아질 형성을 촉진할 가능성이 연구되고 있습니다.
즉, 이미 만들어진 치아를 단순히 인공 재료로 메우는 것이 아니라, 치아가 원래 가지고 있던 생물학적 회복 능력을 다시 활용하는 것입니다.
치수줄기세포(DPSCs)의 발견
치아 재생 연구에서 빼놓을 수 없는 것이 줄기세포입니다.
1990년대 후반 Gronthos 연구팀은 사람의 제3대구치 치수에서 새로운 세포 집단을 분리하여 연구했고, 이 세포들이 상아질 형성에 관여할 수 있다는 사실을 밝혔습니다.
이러한 세포는 치수 유래 줄기세포(dental pulp stem cells, DPSCs)라고 명명되었습니다.
DPSCs는 실험실 환경(in vitro)에서 상아질과 유사한 조직을 형성할 수 있는 능력을 보여주었고, 이후 치아 조직공학과 치수 재생 연구에서 중요한 세포원으로 연구되고 있습니다.
물론 이러한 연구 결과가 곧바로 사람의 치아를 새롭게 만들어낼 수 있다는 의미는 아닙니다.
하지만 치아 내부에 조직 재생에 활용할 가능성이 있는 세포가 존재한다는 사실은 이후 치수 재생 및 치아 재생 연구가 발전하는 중요한 기반이 되었습니다.
생활치수치료(VPT): '신경을 살리는 치료'의 변화
치아 재생이라는 개념을 이해하기 위해서는 현재 실제 임상에서 시행되고 있는 생활치수치료(Vital Pulp Therapy, VPT)를 먼저 살펴볼 필요가 있습니다.
생활치수치료의 기본적인 목표는 손상된 치수의 생활력과 기능을 최대한 보존하는 것입니다.
특히 성장 중인 어린이의 영구치에서는 치수를 보존하는 것이 매우 중요합니다. 아직 치근이 완전히 형성되지 않은 미성숙 영구치의 경우 치수가 살아 있어야 치근이 정상적으로 계속 발달할 수 있기 때문입니다.
과거에는 치수가 노출되거나 심한 염증이 발생하면 치수를 제거하고 근관치료를 시행하는 경우가 많았습니다.
하지만 치수의 생물학적 특성에 대한 연구가 발전하면서, 손상된 치수라고 해서 항상 제거해야 하는 것은 아니라는 관점이 점차 자리 잡게 되었습니다.
이러한 변화의 중심에 있는 치료가 바로 생활치수치료입니다.
생활치수치료에는 어떤 방법이 있을까?
생활치수치료에는 대표적으로 다음과 같은 방법이 있습니다.
- 간접 치수복조술(Indirect pulp capping)
- 직접 치수복조술(Direct pulp capping)
- 부분 치수절단술(Partial pulpotomy)
- 완전 치수절단술(Full pulpotomy)
과거에는 이러한 치료가 주로 미성숙 영구치에서 치근의 정상적인 발달을 유도하는 apexogenesis를 목적으로 시행되었습니다.
하지만 최근에는 생활치수치료의 적용 범위가 점차 확대되고 있습니다.
치수의 염증 상태와 손상 정도를 적절하게 평가하고, 감염된 조직을 제거한 뒤 남아 있는 치수를 건강하게 유지할 수 있다면 성숙한 영구치에서도 생활치수치료를 고려할 수 있다는 연구 결과들이 보고되고 있습니다.
특히 과거에는 근관치료가 일반적으로 고려되었던 일부 비가역적 치수염 증례에서도 선택적으로 VPT를 적용할 가능성이 연구되고 있습니다.
다만 '비가역적 치수염으로 진단된 모든 치아에서 VPT가 가능하다'는 의미는 아닙니다.
치아의 상태와 치수의 실제 염증 정도, 출혈 조절 여부, 감염 정도 등을 종합적으로 평가하여 치료 가능성을 판단해야 합니다.
VPT를 결정할 때 무엇을 확인할까?
미국근관학회(AAE)는 치수 상태를 임상적으로 정상 치수, 가역적 치수염, 비가역적 치수염 등으로 분류하고 있습니다.
과거에는 가역적 치수염까지를 주로 보존치료의 대상으로 생각하는 경향이 강했습니다.
하지만 최근에는 치수의 염증이 단순히 증상이나 진단명만으로 명확하게 구분되는 것이 아니라는 점이 중요하게 여겨지고 있습니다.
실제로 치수의 염증은 어느 순간 갑자기 '회복 가능'에서 '회복 불가능'으로 바뀌는 것처럼 명확한 경계를 가지고 있지 않습니다.
따라서 환자가 특정한 증상을 가지고 있다는 이유만으로 무조건 치수를 제거하기보다는 여러 임상적 요소를 종합적으로 판단할 필요가 있습니다.
특히 치수를 직접 확인할 수 있는 경우에는 치료 가능성을 판단하는 데 도움이 될 수 있습니다.
치수 노출 후에는 치수 조직의 상태와 출혈 양상을 확인할 수 있으며, 적절한 방법으로 지혈이 가능한지도 중요한 평가 요소가 됩니다.
결국 '치수염이 있다 = 무조건 근관치료'라는 단순한 접근에서 벗어나, 실제 치수의 상태를 평가하고 보존 가능성을 판단하는 것이 최근 생활치수치료에서 중요한 부분이라고 할 수 있습니다.
생활치수치료에서 중요한 것들
1. 감염된 우식 조직의 적절한 제거
치수 노출이 발생한 경우에는 감염된 우식 조직을 적절하게 제거하고 치아 내부의 오염을 최소화하는 것이 중요합니다.
치수의 상태를 평가하고 이후 적절한 생체재료를 적용하기 위해서는 깨끗하고 오염이 적은 치료 환경을 확보해야 합니다.
2. 차아염소산나트륨(NaOCl)을 이용한 세척과 소독
생활치수치료에서는 차아염소산나트륨(sodium hypochlorite, NaOCl)과 같은 세척액을 이용하여 치아 내부를 세척하고 소독할 수 있습니다.
NaOCl은 강력한 항균 효과와 조직 용해 능력을 가지고 있어 치과에서 다양한 소독 및 세척 목적으로 사용됩니다.
생활치수치료에서도 세균과 biofilm을 줄이고, 혈액이나 손상된 조직을 제거하는 데 활용될 수 있습니다.
특히 치수 노출 후에는 출혈을 적절하게 조절하는 것이 중요한데, 지혈이 얼마나 잘 이루어지는지는 남아 있는 치수 조직의 상태를 판단하는 하나의 임상적 지표가 될 수 있습니다.
따라서 NaOCl을 이용한 세척은 단순히 소독만을 위한 과정이 아니라, 감염되거나 손상된 조직을 정리하고 이후 생체재료를 적용하기 위한 치료 환경을 만드는 과정으로 이해할 수 있습니다.
3. 칼슘실리케이트 계열 생체재료
최근 생활치수치료에서는 칼슘실리케이트 기반 생체재료(calcium silicate cement, CSC)가 널리 활용되고 있습니다.
대표적으로 MTA(Mineral Trioxide Aggregate)와 같은 재료가 있으며, 이러한 재료들은 치수 조직과의 생물학적 적합성이 높고 경조직 형성을 유도하는 데 도움이 되는 것으로 알려져 있습니다.
특히 MTA는 높은 알칼리성, 생체적합성, 경조직 형성 유도 등의 특성을 가지고 있어 생활치수치료를 비롯한 다양한 치과 치료에 활용되어 왔습니다.
최근에는 MTA 외에도 여러 종류의 칼슘실리케이트 계열 재료가 개발되어 임상에 사용되고 있습니다.
연구 결과에서도 성숙 영구치의 일부 치수염 증례에서 MTA를 비롯한 칼슘실리케이트 계열 재료를 사용했을 때 비교적 높은 성공률이 보고되고 있습니다.
다만 연구마다 대상 환자와 치수 상태, 술식, 추적관찰 기간 등이 다르기 때문에 특정 성공률을 모든 환자에게 동일하게 적용해서는 안 됩니다.
4. 치료 후 밀폐와 최종 수복
생활치수치료가 성공하기 위해서는 치수에 적절한 생체재료를 적용하는 것뿐만 아니라 치아를 얼마나 잘 밀폐하고 수복하느냐도 중요합니다.
치아 내부로 세균이 다시 들어간다면 아무리 좋은 재료를 사용하더라도 치료 결과에 영향을 줄 수 있기 때문입니다.
따라서 치료 후에는 미세누출을 최소화하고 치료 부위를 안정적으로 보호할 수 있도록 적절한 수복을 시행해야 합니다.
치아의 남아 있는 구조와 파절 위험, 교합 상태 등을 고려하여 최종적으로 적절한 수복 방법을 결정하게 됩니다.
근관치료 후에도 치수를 다시 만들 수 있을까?
생활치수치료가 남아 있는 치수를 보존하는 방법이라면, 연구자들은 한 단계 더 나아가 이미 소실된 치수 조직을 다시 만들어내는 방법도 연구하고 있습니다.
이러한 접근 중 하나가 치수의 De novo regeneration, 즉 새로운 치수 조직의 재생입니다.
현재 임상에서 시행되는 재생근관치료(regenerative endodontic procedures)는 주로 치근단이 완전히 닫히지 않은 미성숙 영구치에서 활용되고 있습니다.
감염된 미성숙 치아의 근관 내에서 적절한 환경을 만들어 재혈관화와 조직 형성을 유도하면, 치료 후 치근의 길이가 증가하거나 치근벽의 두께가 증가하는 등 치근 발달이 계속되는 경우가 보고되어 왔습니다.
일부 연구에서는 이러한 과정에서 근관 내부에 혈관이 포함된 결합조직과 치수 유사 조직이 형성되고, 치근단 염증이 호전되는 결과도 관찰되었습니다.
하지만 이러한 치료는 현재 주로 치근단이 개방된 미성숙 치아를 대상으로 한다는 한계가 있습니다.
이미 치근이 완전히 형성된 성숙 영구치에서는 동일한 방법으로 정상적인 치수를 다시 만들어내는 것이 쉽지 않습니다.
따라서 성숙 치아의 치수 재생을 위해서는 줄기세포와 생체재료, 성장인자 및 세포 신호전달체계 등을 활용한 보다 정교한 접근이 필요합니다.
치아를 '고치는 것'에서 '재생하는 것'으로
최근 치과 연구의 방향을 살펴보면 한 가지 흥미로운 변화를 확인할 수 있습니다.
과거에는 손상된 치아를 어떻게 잘 수복할 것인가가 중요한 관심사였다면, 현재는 손상된 조직이 가지고 있는 자연적인 회복 능력을 어떻게 활용할 것인가에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있습니다.
수복상아질을 만드는 치아의 자연적인 방어 능력부터 Wnt 신호전달을 이용한 세포 활성화, 치수줄기세포를 활용한 조직 재생, 미성숙 치아에서의 재생근관치료까지 다양한 연구가 이어지고 있습니다.
더 나아가 연구자들은 치아가 처음 만들어지는 발생 과정을 실험실에서 재현하여 새로운 치아 자체를 만들어내는 bio-tooth engineering도 연구하고 있습니다.
아직 이러한 기술들이 우리가 일상적으로 받는 치과치료를 완전히 대체할 단계에 도달한 것은 아닙니다.
특히 성숙한 법랑질과 상아질, 치수 및 치주조직을 자연치아와 동일한 구조와 기능으로 재현하기 위해서는 해결해야 할 문제가 많습니다.
그럼에도 불구하고 치아를 단순히 인공 재료로 대체하는 것이 아니라 우리 몸이 가진 세포와 조직의 재생 능력을 이용하여 치아를 보존하고 회복하려는 방향으로 연구가 발전하고 있다는 점은 분명 흥미로운 부분입니다.
그렇다면 임플란트는 필요 없게 될까?
현재로서는 그렇다고 말하기 어렵습니다.
임플란트는 이미 임상적으로 오랜 기간 사용되어 왔고, 치아를 상실한 환자에게 기능과 심미성을 회복할 수 있는 중요한 치료 방법입니다.
반면 치아 재생은 아직 많은 부분이 연구 단계에 있습니다.
따라서 현재의 치료에서는 가능하다면 자연치아와 살아 있는 치수 조직을 최대한 보존하는 것이 우선적으로 고려되고, 치아를 보존하기 어려워 실제로 상실한 경우에는 임플란트나 보철치료 등을 통해 기능을 회복하게 됩니다.
다만 앞으로 재생치의학이 더욱 발전한다면 이러한 치료의 선택지가 달라질 가능성은 충분히 있습니다.
언젠가는 충치나 외상으로 손상된 치아를 단순히 깎고 채우는 것을 넘어, 치아 내부의 세포를 활성화하여 스스로 회복하도록 돕는 치료가 더욱 보편화될 수도 있습니다.
그리고 더 먼 미래에는 줄기세포와 조직공학 기술을 이용해 실제 자연치아와 유사한 조직이나 새로운 치아를 만들어내는 것이 가능해질지도 모릅니다.
지금 당장 치아를 완전히 새로 만들어내는 것은 현실적인 치료법이 아니지만, 치아를 최대한 보존하고, 필요한 경우 손상된 조직을 다시 재생시키려는 연구는 이미 현재진행형입니다.
어쩌면 미래의 치과치료는 '인공적으로 무엇을 넣어줄 것인가'에서 한 걸음 더 나아가, '우리 치아가 스스로 회복할 수 있도록 어떻게 도와줄 것인가'를 고민하는 방향으로 변화하게 될지도 모르겠습니다.