기본 콘텐츠로 건너뛰기

살아있는 세포를 이용한 이식형 약물 공장


(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

이 블로그의 인기 게시물

몸에 철이 많으면 조기 사망 위험도가 높다?

 철분은 인체에 반드시 필요한 미량 원소입니다. 헤모글로빈에 필수적인 물질이기 때문에 철분 부족은 흔히 빈혈을 부르며 반대로 피를 자꾸 잃는 경우에는 철분 부족 현상이 발생합니다. 하지만 철분 수치가 높다는 것은 반드시 좋은 의미는 아닙니다. 모든 일에는 적당한 수준이 있게 마련이고 철 역시 너무 많으면 여러 가지 질병을 일으킬 수 있습니다. 철 대사에 문제가 생겨 철이 과다하게 축적되는 혈색소증 ( haemochromatosis ) 같은 드문 경우가 아니라도 과도한 철분 섭취나 수혈로 인한 철분 과잉은 건강에 문제를 일으킬 수 있습니다. 하지만 높은 철 농도가 수명에 미치는 영향에 대해서는 잘 알려지지 않았습니다.   하버드 대학의 이야스 다글라스( Iyas Daghlas )와 임페리얼 칼리지 런던의 데펜더 길 ( Dipender Gill )은 체내 철 함유량에 영향을 미치는 유전적 변이와 수명의 관계를 조사했습니다. 연구팀은 48972명의 유전 정보와 혈중 철분 농도, 그리고 기대 수명의 60/90%에서 생존 확률을 조사했습니다. 그 결과 유전자로 예측한 혈중 철분 농도가 증가할수록 오래 생존할 가능성이 낮은 것으로 나타났습니다. 이것이 유전자 자체 때문인지 아니면 높은 혈중/체내 철 농도 때문인지는 명확하지 않지만, 높은 혈중 철 농도가 꼭 좋은 뜻이 아니라는 것을 시사하는 결과입니다.   연구팀은 이 데이터를 근거로 건강한 사람이 영양제나 종합 비타민제를 통해 과도한 철분을 섭취할 이유는 없다고 주장했습니다. 어쩌면 높은 철 농도가 조기 사망 위험도를 높일지도 모르기 때문입니다. 그러나 임산부나 빈혈 환자 등 진짜 철분이 필요한 사람들까지 철분 섭취를 꺼릴 필요가 없다는 점도 강조했습니다. 연구 내용은 정상보다 높은 혈중 철농도가 오래 유지되는 경우를 가정한 것으로 본래 철분 부족이 있는 사람을 대상으로 한 것이 아니기 때문입니다. 낮은 철분 농도와 빈혈이 건강에 미치는 악영향은 이미 잘 알려져 있기 때문에 철...

렘 수면이 식이 패턴에 영향을 준다?

  ( Using a techniqu e called optogenetics, the activity of cells in the brain can be specifically suppressed with light pulses. Credit: Pascal Gugler / Insel Gruppe )  수면 중 빠른 안구 운동이 발생하는 렘 (REM) 수면은 아직도 그 기능이 완전히 밝혀지지 않았지만, 수면에서 매우 중요한 부분이라는 사실은 확실합니다. 렘 수면은 꿈과 관련이 깊으며 전체 수면 시간이 부족하지 않더라도 렘 수면 시간이 짧으면 다음날 집중력이 떨어지고 많이 피곤하게 됩니다. 아마도 렘 수면 시간 동안 여러 가지 기능과 작업이 이뤄짐을 시사하는 결과입니다.   베른 대학교 ( University of Bern )의 과학자들은 쥐를 이용한 동물 모델을 통해서 렘 수면이 식이 패턴에 미치는 영향을 조사했습니다. 연구팀은 렘 수면이 외측 시상하부 ( lateral hypothalamus)에 영향을 주어 식욕을 조절할 수 있다는 증거를 발견했습니다. 외측 시상하부는 모든 포유류에서 볼 수 있는 시상하부의 작은 핵으로 식욕을 조절하는데 중요한 역할을 하는 것으로 생각됩니다. 과거 과학자들은 렘 수면 동안 외측 시상하부가 활성화되는 것을 확인했지만, 렘 수면이 실제 식욕을 조절하는지에 대해서는 알지 못했습니다. 렘 수면 동안 외측 시상하부만 차단할 방법이 없었기 때문입니다.   연구팀은 빛으로 살아있는 세포를 조절하는 기술인 광유전학 (optogenetic) 방식으로 렘 수면 중인 쥐의 외측 시상하부 활동을 차단했습니다. 그 결과 쥐의 식욕이 저하되는 것을 확인할 수 있었습니다. 불과 하루 간 차단만으로도 4일 정도 효과가 지속될 정도로 식욕에 대한 영향이 컸습니다. 이는 렘 수면이 식욕을 적절하게 유지하는 데 도움을 준다는 점을 시사합니다.   사실 최근에 다이어트에 대한 수요가 폭발해서 ...

벽돌 속에 전기를 저장하는 코팅

  ( Red brick device developed by chemists at Washington University in St. Louis lights up a green light-emitting diode. The photo shows the core-shell architecture of a nanofibrillar PEDOT-coated brick electrode. Credit: D'Arcy laboratory, Department of Chemistry, Washington University in St. Louis )  신재생 에너지 확대와 에너지를 24시간 차질 없이 공급해야 하는 기업과 기관 (예를 들어 병원, 금용기관, 중요 산업 시스템 및 기타 갑자기 시스템을 중지할 수 없는 분야)이 증가함에 따라 에너지 저장 장치 (ESS)의 수요 역시 가파르게 증가하고 있습니다. 특히 풍력과 태양광처럼 에너지 생산량 변동이 심한 에너지원이 보급되면서 값싸고 안전하게 대량의 에너지를 저장할 수 있는 방법의 요구가 커지고 있습니다.   워싱턴 대학 줄리오 다르시 ( Julio D'Arcy ) 교수가 이끄는 연구팀은 평범한 벽돌에 전기를 저장할 수 있는 새로운 방법을 개발했습니다. 연구팀의 접근법은 전기가 통하는 폴리머 소재인  PEDOT를 코팅해 벽돌 자체를 슈퍼 커패시터 (콘덴서)로 만드는 것입니다. 화학 배터리 대신 슈퍼 커패시터에 전기를 저장하는 연구는 일찍부터 있어왔지만, 흔한 벽돌 소재의 슈퍼 커패시터는 참신한 시도라고 할 수 있습니다. 벽돌에 에너지를 저장하려는 시도 역시 이전에도 있었지만, 대개 열을 저장하는 방식이었고 전기 자체를 저장하는 방식은 새로운 시도입니다.   이전 포스트:  https://blog.naver.com/jjy0501/221592595133  연구팀에 따르면 일반적인 크기의 벽돌에 PEDOT 소재를 코팅할 경우 최대 10분 정도 LED 전...