(MIT researchers have devised a way to encapsulate therapeutic cells, such as pancreatic islet cells, to treat diabetes, in a flexible protective device. Credit: Felice Frankel)
MIT의 다니엘 앤더슨 교수 (Daniel Anderson, an associate professor of chemical engineering, a member of MIT's Koch Institute for Integrative Cancer Research and Institute for Medical Engineering and Science)가 이끄는 연구팀은 인체 면역 반응을 유발하지 않고 살아있는 세포를 체내에 삽입해 인공 약물 공장으로 만드는 기술을 개발했습니다.
살아 있는 세포를 환자에게 이식하는 대표적인 방법은 장기 이식입니다. 예를 들어 인슐린이 분비되지 않는 1형 당뇨 환자에서 췌장 이식을 고려할 수 있습니다. 하지만 이식을 위한 췌장을 구하기 어려운 것은 물론이고 평생 면역 억제제를 사용해야 하기 때문에 널리 사용되기는 어려운 해결책입니다. 그래서 앞서 소개한 것처럼 인슐린 분비 세포를 체내 이식해 인공 췌장의 역할을 하는 연구가 진행중입니다. 그러나 이 역시 인체 면역 반응이라는 문제를 만듭니다.
연구팀이 개발한 시스템은 면역 시스템은 차단하면서 물질 교환이 가능하도록 작은 구멍을 지닌 것이 특징입니다. 연구팀은 400nm에서 3㎛에 이르는 다양한 크기의 구멍을 지닌 시스템을 개발했는데, 이 가운데 800-1000nm 크기의 구멍이 지닌 다공성막이 목적에 가장 부합한다는 사실을 확인했습니다. 작은 구멍을 지닌 차단막은 포도당과 물, 호르몬 등의 이동은 허용하면서 백혈구와 내부 세포의 이동은 허용하지 않아 면역 반응을 유발하지 않는 크기가 이 정도인 것입니다.
연구팀은 쥐를 이용한 동물 모델을 통해 적혈구 생산을 촉진하는 에리스로포에틴 erythropoietin (EPO)을 생산하는 인간 신장 태아 세포 (human embryonic kidney cells)를 이식해 성공적으로 체내에서 면역 반응 유발 없이 호르몬을 생산하게 만들었습니다. 흥미로운 부분은 호르몬이 자동으로 생산되는 것이 아니라 독시사이클린 (doxycycline) 투여해야 반응하게 만들어 필요할 때만 약물이 나오도록 했다는 것입니다. 이 모델은 19주 동안 세포가 생존했습니다. 당뇨 동물 모델 역시 10주간 생존하면서 인슐린을 분비했습니다.
물론 당장 임상에서 사용되기는 이르지만, 많은 연구자들이 노력하고 있는 만큼 언젠가는 돌파구가 마련될 것으로 생각합니다. 지속적인 주사제 투입이 필요한 당뇨 같은 질환에서 새로운 치료법이 될 수 있기를 기대합니다.
참고
Suman Bose et al, A retrievable implant for the long-term encapsulation and survival of therapeutic xenogeneic cells, Nature Biomedical Engineering (2020). DOI: 10.1038/s41551-020-0538-5
댓글
댓글 쓰기