오키나와과학기술대학원대학(OIST)은 25일 인슐린이 불필요한 해조마이크로캡슐을 통한 당뇨병 치료 방식을 제시했다.
OIST와 워싱턴대학, 중국의 우한이공대학의 공동연구결과로 1형 당뇨환자의 췌장 랑게르한스섬 이식술이 사람만의 동종이식만 가능하기 때문에 수송, 운송시에 초저온동결법이 일반적으로 사용되는데, 현재로서 냉동보존방법이 완벽하지는 않다는 지적도 나오고 있다.
OIST의 마이크로바이오, 나노유체 유니트를 이끄는 에이미 센 교수의 학제적인 연구그룹은 동결시 위험으로부터 랑게르한스섬을 보호하고 실시간으로 세포의 생존상태를 확인하는 초저온 동결저장방식을 새로이 개발했다.
이 연구팀이 개발한 새로운 기술은 미세버블을 생성하는 마이크로유체장치를 이용해 랑게르한스섬을 하이드로겔로 감싸준다. 연구팀이 사용하는 하이드로겔 캡슐은 해초에서 추출한 천연고분자, 알긴산염으로 만들어진다. 하이드로겔 캡슐은 얼지 않는 물을 대량으로 포함하여 다공성의 미세구조가 특징적인 형태로 캡슐에는 자유수(自由水), 동결결합수, 부동결수, 3가지 종류의 물이 포함되어 있다.
자유수는 일반 물로 섭씨 0℃에서 동결되는 물이다. 동결결합수도 얼어서 결정화되지만, 보다 낮은 온도에서 동결되는 물이다. 부동결수는 이름 그대로 얼지 않는데, 이는 물분자와 하이드로겔의 복잡한 고분자 그물구조와 강력하게 결합되어 있기 때문이다. 부동결수를 많이 함유한 하이드로겔 캡슐은 세포를 얼음 결정으로 인한 손상에서 보호하여 동결방지제로 사용될 수 있다. 하지만 이같은 부동결수 하이드로겔 캡슐은 독성이 있을 수 있다.
연구팀이 제시한 또다른 획기적인 방법은 산소 감수성 형광 색소를 하이드로겔 캡슐에 추가하는 것이다. 캡슐에 부여된 형광색소는 랑게르한스섬의 산소량을 실시간으로 측정하는 센서 역할을 한다. 이때 산소섭취량을 보면 세포가 살아 건강한 상태임을 확인할 수 있게 된다.
간단하면서도 시간적 효율면에서도 우수하고 가격이 저렴한 이 같은 관찰 방식을 이용하면 세포의 생존상태를 개별 또는 세포군으로도 함께 확인할 수 있다. 또한 랑게르한스섬의 캡슐화는 이식세포에 대한 환자의 거부반응 위험을 줄일 수 있다. 하이드로겔캡슐은 영양분과 췌장 분비물 등 작은 분자를 쉽게 통과시키지만 이식세포와 숙주세포가 직접 접촉하는 것을 방지한다. 또한 캡슐화함으로써 환자의 랑게르한스섬을 파괴한 원래의 원인인 면역반응에서 이식세포를 보호할 수 있다.
이 마이크로캡슐이 실용화되면 이식에 필요한 장기부족이나 세포의 생존상태를 개별적으로 확인할 수 있는 쉽고 안전한 평가방법의 부족 등 랑게르한스섬 이식에 따른 문제들을 해결할 것으로 보인다. 이를 통해 1형 당뇨환자가 인슐린 주사에서 해방될 수 있을 것으로 이 기관은 전망했다.
