펜실베이니아주립대, 인슐린 분비 세포 코팅…100일 혈당 정상

하이드로젤 코팅으로 인슐린 분비 세포를 감싸 면역억제제 없이 당뇨 생쥐의 혈당을 100일간 정상으로 유지했다.

18일(현지시간) 국제 학술지 네이처 바이오메디컬 엔지니어링(Nature Biomedical Engineering)에 실린 논문에 따르면 미국 펜실베이니아주립대 연구팀은 인슐린을 분비하는 췌도(이자섬)에 하이드로젤 코팅을 입혀 면역억제제 없이 당뇨 생쥐의 혈당을 100일간 정상으로 유지했다고 밝혔다.

세포치료는 정기 주사 없이 인슐린을 분비하는 세포를 이식해 혈당을 조절하는 방식이다. 하지만 이식한 공여 세포는 환자의 면역계 공격을 받기 때문에 현재 치료법은 면역억제제를 계속 투여해야 하며 감염이나 암 같은 부작용 위험이 따른다.

연구팀은 사람 난자 바깥을 감싸는 투명대(zona pellucida)를 모방한 생체모방 투명대(BZP)를 하이드로젤로 구현했다. BZP 코팅은 이식 세포를 면역세포로부터 숨기면서도 인슐린 같은 치료 물질은 통과시킨다.

기존에도 하이드로젤로 세포를 캡슐화하는 연구는 있었지만 투명대의 초박막 구조와 경화 과정을 재현해 치료용 세포를 숨긴 것은 이번이 처음이다. 논문 제1저자인 이경선 하버드의대 박사후연구원은 '우리 몸은 놀랍다. 난자 세포 표면의 천연 초박막 코팅을 모방하면 치료용 이식 세포를 보호하고 숨길 수 있다'고 말했다.

미국 식품의약국(FDA)은 여러 암 등 일부 질환에 세포치료를 승인했지만 당뇨 세포치료는 2023년 첫 치료제가 나왔을 정도로 초기 단계다. 이번 연구는 면역억제제 없이 세포치료를 가능하게 할 접근법을 보여준다.

교신저자인 왕융 펜실베이니아주립대 의공학과 교수는 이 코팅이 단번에 나온 성과가 아니라고 설명했다. 두께 20㎛(마이크로미터)로 머리카락보다 훨씬 얇은 하이드로젤 막을 살아 있는 세포나 세포 덩어리의 곡면에 기능을 해치지 않으면서 붙이는 데 8년이 걸렸다.

연구팀은 BZP 코팅 췌도를 당뇨병 생쥐에 이식하고 100일간 혈당을 관찰했다. 코팅하지 않은 췌도를 이식한 쥐나 아무것도 이식하지 않은 쥐와 달리 BZP 코팅 췌도를 받은 쥐는 1주일 안에 혈당이 정상으로 돌아왔고, 대부분은 면역억제제 없이 100일 이상 정상 혈당을 유지했다.

왕융 교수는 코팅하지 않은 세포치료는 전신 면역억제 없이는 보통 1주일 이하 효과에 그친다고 설명했다. 연구팀은 추가 연구로 이식편별 면역 회피 지속 기간을 파악하고, 개선과 임상시험을 거치면 당뇨뿐 아니라 다양한 질환에 적용하는 상용 세포치료 플랫폼으로 발전할 수 있다고 전망했다.

왕융 교수는 BZP가 면역치료, 만성질환 저항성 부여, 손상 장기 조직 재생을 유도하는 재생의학 등 생체의공학 전반에 폭넓게 쓰일 수 있다고 밝혔다.