만성질환 당뇨병 완치 가능할까?

[보(건)의(학)도감] 췌장 세포 증식 쥐, 당뇨병 치료 성공하다

당뇨병이란? 제1형 당뇨병 그리고 제2형 당뇨병

당뇨병은 인슐린의 분비량이 부족하거나 정상적으로 이루어지지 않아 생기는 대사 질환의 일종으로, 인슐린의 부족으로 인한 혈중 포도당 농도 상승이나 소변으로의 포도당 배출을 유발하게 된다. 당뇨병은 보통 소아 당뇨병이라고 불리던 제1형 당뇨병과 비만으로 인한 제2형 당뇨병으로 구분된다.

당뇨병은 인슐린의 분비량이 부족하거나 정상적으로 이루어지지 않아 생기는 대사 질환의 일종이다 © GettyImages

제1형 당뇨병은 췌장의 인슐린 생성 세포(베타세포)가 선천적으로 없는 경우, 자가면역 세포들에 의해서 인슐린 생성 세포가 공격을 받거나(1a형) 외부 원인으로(1b형) 일부 혹은 전부가 파괴되었을 때 발생하는 질병으로 인슐린을 생산하지 못하기에 (인슐린 결핍) 혈당 관리 능력을 잃어버린 질병이다. 혈당 조절 능력을 상실한 당뇨병 환자는 혈당이 정상 수치 이하로 떨어질 수도 있다 (급성 저혈당). 제1형 당뇨병 환자들은 관리가 매우 힘들며, 평소 생활 자체도 크게 제한된다. 현재 주사 치료가 가능한 상태이며 알약, 패치 등의 임상시험이 진행 중이다.

제2형 당뇨병은 베타 세포에서 충분한 양의 인슐린을 분비하지만, 세포에서 인식하지 못하여 (인슐린 저항성) 결국 고혈당 상태가 되는 질병이다. 약물치료가 가능하며 운동 및 식습관 조절 등으로 치료가 가능한 질병이다. 원인이 매우 다양하지만, 주로 서구화된 고열량 식단 등으로 인한 비만이 주원인으로 파악된다. 비만으로 혈중 유리 지방산의 수치가 증가하고 근육의 포도당 섭취가 저하되면서 인슐린 저항성이 생기게 됨과 동시에 간에서 더 많은 포도당을 생산하게 되면서 당뇨병이 진행된다.

당뇨병이 위험한 이유

당뇨병이 위험한 이유는 바로 대부분 환자가 증상을 느끼지 못한다는 점이다. 비교적 약한 고혈당에서는 혈당이 점점 올라갈수록 물을 많이 마시며 소변량이 늘고 체중이 점점 빠지게 된다.  또한, 비교적 오랜 기간 고혈당을 유지하게 되면 여러 합병증이 발생하면서 신장이나 심혈관계 질환이 높아지게 된다. 하지만 합병증이 발생하기 전까지는 증상이 크게 나타나지 않기 때문에 검사 전까지 질병에 관해서 자각하는 사람들이 드물다. 따라서 자신 스스로 느끼는 증상만으로 혈당을 조절하는 방법은 매우 위험하며 반드시 정확한 혈당을 측정할 수 있어야 한다.

당뇨병이 조금이라도 의심되면 반드시 정확한 혈당을 측정할 수 있어야 한다 © GettyImages

당뇨병 치료의 핵심 – 췌장섬 세포

혈당 조절에 필요한 인슐린은 췌장에 있는 췌장섬 세포(Pancreatic islet: 혹은 췌도 세포나 랑게르한스섬 세포라고 부름 – 주로 베타세포 및 알파세포 등으로 이루어짐)에서 만들어지는데, 이 세포는 한번 소실되면 회복이 어렵기에 당뇨병 치료에서 중점적으로 연구되고 있다. 현재 치료는 뇌사 기증자의 췌장섬 세포 이식을 통해서 중점적으로 이루어지지만, 기증자의 부족이 문제가 되고 있으며 다능성 줄기세포로부터의 분화 유도를 통한 췌장섬 세포 제작은 아직 의료 응용단계까지 도달하지 못하고 있는 실정이다.

췌장섬 세포 증식을 통한 당뇨병 치료 가능성 – MYCL 유전자의 발현

지난 2월 10일 야스히로 야마다 교수(Prof. Yasuhiro Yamada)가 이끄는 도쿄대학교 줄기세포 병리학부 실험의학 및 시스템 생물학 연구단은 췌장섬 세포 증식을 통한 당뇨병 치료 가능성을 담은 연구 결과를 네이처 메타볼리즘 (Nature Metabolism)에 발표하였다.

췌장섬 세포 증식을 통한 당뇨병 치료 가능성의 연구 개요 © Michitada Hirano et al. 2022

연구팀은 먼저 출생 전후의 췌장 세포는 자가 증식 능력을 갖추고 있음에 주목했다. 또한 자가 증식 능력에는 ‘MYCL’라고 불리는 유전자의 발현이 매우 중요함도 밝혀냈다. 이어서 연구팀은 쥐에서 채취한 췌장섬 세포에서 MYCL이라는 유전자를 강하게 작용시킨 후, 재프로그래밍을 통해서 세포를 증식시키는 데 성공하였다. 증식된 세포를 당뇨병을 앓고 있는 늙은 쥐에 투여하자 인슐린 분비가 거의 정상 수치에 가깝게 돌아왔고 혈당 역시 정상 수준으로 떨어짐을 확인했다. 이는 현재까지 불가능하다고 여겨져 온 성숙 췌장섬 세포의 증폭에 성공한 것으로서 ‘높은 기능성을 지니고 있는 췌장섬 세포’를 통하여 쥐 당뇨병 치료가 가능함을 보여준 연구이다.

당뇨병에 걸린 쥐에게서의 혈당 수치 개선 (왼쪽) 시험관 내에서 증식된 췌장섬 세포와 함께 STZ (췌장 베타 세포를 파괴하는 약물)의 투여 여부 한 후 혈당 수치 관찰 (오른쪽) © Michitada Hirano et al. 2022

사람의 췌장섬 세포도 같은 방법으로 증식시킬 수 있다

연구팀의 가장 큰 성과로는 시험관 내에서 성숙 췌장섬 세포의 자가증식 유도가 가능하다는 점을 발견한 점이며, 또한 사람의 췌장섬 세포도 같은 방법으로 증식시킬 수 있음을 확인하였다는 점이다. 이는 만성 질환으로 여겨지며 완치가 불가능하다고 여겨지고 있는 당뇨병과 환자들에게 단비와 같은 소식이 아닐 수 없다. 야스히로 야마다 교수 연구팀은 위 결과에 관해서 아직은 쥐 실험 단계이지만 당뇨병 치료 패러다임을 완전히 바꿀 수 있는 연구 성과로 주목하고 있다고 밝혔다. 연구팀은 췌장섬 세포를 증식시켜 중증 당뇨병 환자에 이식하는 등 임상 시험을 5년 내로 계획하고 있다고 밝히며, 새로운 치료법을 개발하겠다고 전했다. 또한 MYCL 유전자에 의해 체외에서 증폭시킨 췌장섬 세포를 다시 몸 안으로 되돌리는 세포 이식 요법이나 MYCL 유전자 치료에 의한 체내 췌장섬 세포 증폭 기술 개발과 같은 세포의 재생 의료 개발에 관한 다양한 응용 연구들이 기대된다고 밝혔다.

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