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자연적인 베타 세포처럼 인슐린 생산 모방하는 인공 베타 세포 개발
등록일 : 2018-07-09 17:22 | 최종 승인 : 2018-07-09 17:22
강민경
▲베타세포 이미지(출처=셔터스톡)

[메디컬리포트=강민경 기자] 미국 노스캐롤라이나대학과 노스캐롤라이나주립대 연구진이 체내 포도당 수준을 적절하게 조절하는 비침습적인 방법을 개발했다. 이것은 포도당 수준이 상승할 때 인슐린을 혈류로 방출하는 인공 베타 세포를 이용하는 것이다.

이 인공 베타 세포는 자연적인 세포와 비슷하게 2층 구조의 지질막으로 둘러싸여 있으며 자연 베타 세포의 기능을 모방한다. 사람의 몸에는 혈당치가 높아지지 않게 유지하는 호르몬인 인슐린을 저장하는 베타 세포가 있다. 췌장에 있는 이 베타 세포는 혈당치를 감지해 인슐린을 적절하게 방출한다. 하지만 제 1형 또는 제 2형 당뇨병 환자들은 베타 세포 기능 장애 또는 결핍으로 인해 체내 혈당을 조절하기 힘들다.

그래서 연구진은 피부 아래에 삽입하는 인슐린 전달 시스템을 만들기 위해 연구를 진행했다. 이 인공 베타 세포는 일회용 피부 패치로 적용되며 통증이 없고 며칠에 한 번 교체하면 된다. 연구진은 쥐를 대상으로 이것을 테스트했는데, 인공 베타 세포 패치는 5일 동안 쥐의 혈당 수치를 정상 수준으로 유지했다.

연구를 이끈 첸 구는 "우리의 계획은 이제 더 큰 동물의 몸에서 인공 베타 세포를 최적화하고 테스트를 마친 뒤 피부 패치 전달 시스템을 개발해 실제 당뇨병 환자를 대상으로 실험을 진행하는 것이다"라고 말했다.

물론 이 새로운 솔루션이 사람에게 적용되기까지는 아직 더 많은 연구와 최적화가 필요하다.

현재의 인슐린 전달 시스템

현재 당뇨병 환자들은 주사기, 펜, 인젝터, 알약 등으로 인슐린을 체내에 주입해 혈당을 조절한다.

1. 주사기 : 주사 바늘로 약물을 주입해 인슐린을 공급하는 방법이다. 주사기의 가장 큰 장점은 거의 모든 종류의 인슐린에 사용할 수 있다는 것이다. 하지만 주사기는 사용하기에 시간이 많이 걸리고 오류가 발생할 가능성이 있다.

2. 펜 : 이것도 바늘로 인슐린을 전달하는 방법이지만 주사기에 비해 사용이 쉽다. 장점은 카트리지에 남은 인슐린의 양을 알 수 있다는 점이다. 하지만 가격이 비싸며, 모든 인슐린 제형이 펜으로 체내 흡입 가능한 것은 아니다.

3. 펌프 : 이것은 벨트나 주머니에 달린 소위 '삐삐'같은 호출기 형태다. 플라스틱 튜브에 부착된 바늘이 24시간 인슐린을 공급한다. 버튼을 누르면 인슐린 양이 조절된다. 이 장치의 가장 큰 장점은 인슐린을 지속적으로 방출한다는 것이다. 단점은 펌프를 항상 부착하고 있어야 하며, 감염 위험이 있기 때문에 바늘을 교체해야 한다는 점이다.

4. 제트 인젝터 : 인젝터는 매우 높은 압력을 사용해 피부 모공으로 인슐린을 밀어넣는 기계로, 말하자면 스프레이와 비슷하다. 주요 이점은 바늘이 없다는 점이지만 단점은 공기 압력을 이용하는 것이기 때문에 오히려 바늘보다 더 고통스러울 수 있다.

5. 흡입기 : 흡입기에는 급성 인슐린이 포함된다. 이 장치는 식사 전에 사용한다. 가장 큰 장점은 15~20분 만에 약물이 혈류에 이른다는 점이며 2~3시간 동안 효과가 지속된다는 것이다. 단점은 담배를 피우거나 만성 폐 질환이 있는 사람들은 이것을 사용할 수 없다는 것이다.

췌장섬 이식

현대 의학의 진보에 따라 췌장섬 이식 수술도 개발됐다. 췌장섬은 인슐린을 생성하는 세포의 집합체로 췌장에 붙어있다. 제 1형 당뇨병 환자는 췌장도세포가 파괴돼 있기 때문에 이식 수술을 받아야 한다. 췌장의 약 1~2%는 췌장도세포다.

췌장섬 이식은 기증자의 췌장에서 세포를 얻어 당뇨병 환자에게 이식하는 수술이다. 그러면 이식된 세포가 인슐린을 생성해 방출한다.

다른 장기 이식 수술과 마찬가지로 췌장섬 이식 수술 후에는 면역 억제제나 항거부 약물이 사용된다. 면역 억제제는 심각한 감염 위험을 가지고 있지만 현재 연구진은 췌장섬 이식 환자에 대한 면역 억제제의 장기적인 효과에 대해 완전히 이해하고 있지 않다.

췌장섬 이식은 다른 이식 수술에 비해 수술 과정이 안전하고 비용이 저렴하다. 또한 수많은 연구진이 이 인슐린 생성 세포를 면역 체계로부터 지키는 방법을 연구 중이다. 이런 기술이 개발된다면 제 1형 당뇨병을 치료하는 효과적인 방법이 될 것이다.

[메디컬리포트=강민경 기자]

[메디컬리포트=강민경 기자]

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