(Dually glucose-responsive complex for insulin delivery. Schematic of complex formation and insulin release with dual glucose-responsive mechanisms. The negatively charged diol moiety-containing Glu-insulin and the positively charged PBA moiety-containing PLL-FPBA can form a complex through electrostatic attraction and PBA–diol binding. Upon exposure of the complex to a solution with a high level of glucose, binding of glucose to the FPBA moiety instantly reduces the positive charge density on PLL-FPBA and disrupts the PBA–diol bonds, resulting in immediate insulin release. Credit: Nature Biomedical Engineering (2023). DOI: 10.1038/s41551-023-01138-7)
당뇨 환자에서 인슐린 주사는 매우 번거롭고 고통스러운 일 가운데 하나입니다. 따라서 인슐린 주사 횟수를 줄일 수 있는 장시간 인슐린 제재가 나와 있기는 하나 이 경우 하루 중 혈당 변화에 민감하지 않아서 결국 추가 인슐린 투여가 필요한 경우가 많습니다.
따라서 혈당에 따라 인슐린을 분비할 수 있는 스마트 인슐린 개발이 시도되고 있습니다. 원리는 간단합니다. 인슐린을 담고 있는 폴리머 캡슐이 피속에 떠다니다가 포도당 분자와 반응해 인슐린을 분비하는 것입니다.
혈당에 따라 인슐린을 분비할 수 있다면 복잡하게 식사 시간이나 운동 스케줄에 맞춰 인슐린 주사를 맞을 필요가 없고 저혈당에 빠질 위험도 줄일 수 있습니다. 물론 이론처럼 간단하게 되는 건 아니라서 아직은 연구 단계를 벗어나지 못하고 있지만, 만약 실현된다면 당뇨 치료에 획기적인 전기가 될 것입니다.
중국 저장 대학과 미국 노스 캐롤라이나 대학 (Zhejiang University, University of North Carolina at Chapel Hill) 연구팀은 글루코닉산 (gluconic acid)을 혼합한 인슐린을 폴리머로 감싼 스마트 인슐린을 개발했습니다. 물론 혈당에 따라 내부의 인슐린을 맞춰서 분비하는 스마트 인슐린입니다.
연구팀은 1형 당뇨의 동물 모델로 3마리의 미니피그와 5마리의 쥐를 사용했습니다. 그 결과 고용량 스마트 인슐린이나 일반적인 인슐린과 비교해서 저용량 스마트 인슐린을 투여 받은 실험 동물의 혈당이 가장 안정적으로 유지됐습니다.
연구팀에 따르면 이 스마트 인슐린은 일주일에 한 번 주사를 맞는 것을 목표로 하고 있습니다. 실험동물보다 훨씬 큰 사람에서 효과적으로 장시간 혈당 조절이 가능한지, 오래 복용 시 부작용은 없는지 등 여러 가지를 검증해야 하기 때문에 당장 실용화 가능성을 말하기는 어렵지만, 언젠가는 간편하게 주사하고 복잡하게 조절할 필요가 없는 스마트 인슐린이 나올 것으로 기대합니다.
참고
https://medicalxpress.com/news/2023-12-smart-insulin-glucose-mice-minipigs.html
Juan Zhang et al, Week-long norm glycaemia in diabetic mice and minipigs via a subcutaneous dose of a glucose-responsive insulin complex, Nature Biomedical Engineering (2023). DOI: 10.1038/s41551-023-01138-7
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