(Conceptual diagram of an intervention for glycemic control based on a glucose-sensing probiotic (GIFT). GIFT cells are orally administered to diabetic mice and monkeys, temporarily colonize the intestine and secrete GLP-1 in response to high glucose levels, leading to an abolishment of persistent hyperglycemia. Credit: Nature (2026). DOI: 10.1038/s41586-026-10909-6)
(GIFT-mediated GLP-1 production in db/db mice. Credit: Nature (2026). DOI: 10.1038/s41586-026-10909-6)
위고비나 마운자로 같은 최신 비만 치료제는 천연적으로 장에서 분비되는 호르몬인 GLP-1과 비슷한 약물이기 때문에 GLP-1 계열 약물이라고 합니다. 다소간의 부작용과 약을 끊으면 심한 체중 증가가 올 수 있다는 문제가 있지만, 단독으로 사용해도 많은 체중 감량 효과가 있어 폭발적으로 사용이 늘고 있습니다.
중국 상하이 자연과학원(SANS)의 과학자들은 좀 더 부작용 없이 당뇨 환자에게 필요할 때만 GLP-1을 투여할 수 있는 새로운 방법을 개발했습다. 바로 미생물을 활용하는 것입니다.
연구팀은 유전자 조작된 프로바이오틱 박테리아로 만든 경구용 생체 약물인 GIFT를 개발했습니다. 이 박테리아는 HexR이라는 센서 단백질에 의해 제어되는 분자 포도당 센서를 내장하고 있습니다. 덕분에 혈당 수치 상승을 감지하고 자동으로 약물을 분비하여 혈당을 낮출 수 있습니다.
박테리아의 센서가 혈당이 정상 수준 이상으로 상승하는 것을 감지하면, 치료 유전자를 활성화시켜 GLP-1 호르몬을 생성 및 분비하게 합니다. 이 호르몬은 식욕을 낮출 뿐 아니라 인슐린 분비를 촉진하여 혈당을 낮춥니다.
일반적으로 탄산음료나 초콜릿처럼 당분이 많은 음식을 먹으먄 혈당이 급격히 상승합니다. 하지만 이 프로바이오틱스 박테리아를 섭취한 쥐는 세균이 혈당 급증을 감지하여 극심한 혈당 상승을 막았습니다.
연구팀은 쥐만이 아니라 영장류 모델에서도 효과를 검증했습니다. 5주 동안 3일에 한 번씩 프로바이오틱스를 투여받은 선천성 당뇨병 원숭이에서 GIFT는 혈당 균형을 회복시키고, 인슐린 저항성을 현저히 감소시키며, 콜레스테롤 수치를 개선했습니다.
세마글루티드와 같은 최신 당뇨병 주사제의 문제는 천연 GLP-1처럼 금방 분해되지 않기 때문에 체내에 지속적으로 고용량의 약물을 존재해 장기적으로 다양한 부작용을 유발할 수 있다는 점입니다. 따라서 혈당 수치가 높을 때만 정확한 용량을 투여할 수 있는 스마트 시스템이 개발된다면 당뇨병 치료에 혁명을 일으킬 수 있을 것입니다.
이를 위해 연구팀은 무해한 장내 유익균인 대장균 니슬 1917(EcN) (Escherichia coli Nissle 1917, EcN) 내부에 포도당 감지 유전자 스위치를 만들었습니다. 그리고 유전자 활성을 조절하기 위해 표준 프로모터 옆에 PHexR이라는 합성 프로모터를 배치했습니다. 장에 포도당이 없을 때는 HexR이라는 단백질이 이 프로모터에 결합하여 회로를 비활성화시킵니다.
하지만 포도당이 박테리아에 들어가면 세포의 대사 과정에서 KDPG라는 분자로 변환되고, 이 분자는 HexR에 결합하여 프로모터를 방출하게 함으로써 박테리아가 치료 호르몬인 GLP-1을 생산하도록 신호를 보냅니다.
그런데 사실 우리가 먹는 프로바이오틱스나 유산균은 장 속에서 오래 살아남지 않습니다. 연구팀은 장내에서 박테리아가 빠르게 사라지는 것을 막기 위해 FDA 승인을 받은 물질인 탄닌산과 폴록사머 188로 박테리아를 코팅했습니다. 쥐를 대상으로 한 실험 결과, 이 코팅을 통해 박테리아가 장내에서 활성을 유지하는 시간이 8시간에서 36시간으로 연장되는 효과가 나타났습니다.
30일 동안 매일 프로바이오틱스를 투여한 당뇨병 쥐는 체지방량과 체중 증가가 현저하게 감소했습니다. 또한, 트리글리세리드와 총 콜레스테롤을 포함한 유해 혈중 지방 수치가 낮아지고 신진대사가 개선되었으며 간과 신장을 보호하는 효과도 나타났습니다.
연구팀은 GIFT GLP-1 약물인 세마글루티드와 직접 비교했습니다. 세마글루티드와 달리, 프로바이오틱스는 인슐린과 병용했을 때 저혈당 위험을 줄이는 것으로 나타났습니다. 그리고 두 달 동안 세마글루티드를 투여받은 쥐는 근육량이 감소한 반면, GIFT를 투여받은 쥐는 근육량이 유지되거나 약간 증가했습니다.
만약 이 방법이 인체에도 효과가 있다면 유산균처럼 먹어서 효과를 볼 수 있기 때문에 매우 간편하고 유용한 방법이 될 것입니다. 다만 앞으로 임상 시험까지는 많은 단계가 남아 있습니다. 세균을 스마트 약물 생산 및 투여 방식으로 사용하려는 시도가 성과를 거둘 수 있을지 주목됩니다.
참고
Ningzi Guan et al, Glucose-responsive probiotics for glycaemic modulation in mice and monkeys, Nature (2026). DOI: 10.1038/s41586-026-10909-6
https://medicalxpress.com/news/2026-08-smart-probiotics-high-blood-sugar.html
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