김종훈·김동성 교수 공동연구팀, "불치병 세포치료제의 개발 촉진"

국내연구팀이 당뇨병치료에 기여할 수 있는 세포분화법기술을 개발했다.

한국연구재단(이사장 정민근)은 김종훈 고려대 교수와 김동성 포스텍(포항공과대학교) 교수 공동연구팀이 나노환경을 이용, 줄기세포에서 췌장베타세포로 분화시키는 기술을 기존대비 4배 이상 높은 효율을 나타내는 기술개발에 성공했다고 5일 밝혔다.

췌장베타세포는 당뇨병 치료에 필수적인 세포로 체내 혈당을 낮추고 인슐린을 분비하는 세포를 말한다.

당뇨병은 현재 가장 심각한 만성 질병으로 꼽히며 우리나라 30세 이상 성인 중 약 10%가 겪는 병이다.

당뇨병을 치료하기 위해서는 혈당을 낮춰 줄 수 있는 인슐린의 지속적인 주입이 필수적이다. 당뇨병이 심각한 경우 췌도 혹은 베타세포를 이식 받아 보다 근본적인 치료를 이룰 수 있으나 현재로서는 성공률이 높지 않고 이식용 췌도와 세포의 공급이 수요를 충족하지 못하고 있는 실정이다.

실험 대조군인 평평한 면(FL)에 비해 나노구조 표면(NPo) 상에서 줄기세포가 췌장세포로의 분화에 결정적 역할을 하는 전사 인자인 PDX1을 발현하는 세포로 더 많이 분화돼 평평한 면 대비 약 3배의 췌장전구세포(윗 그림), 그리고 인슐린을 분비하는 췌장베타세포로는 4배의 분화효율이 향상됨을 확인했다..<사진=연구팀 제공>
실험 대조군인 평평한 면(FL)에 비해 나노구조 표면(NPo) 상에서 줄기세포가 췌장세포로의 분화에 결정적 역할을 하는 전사 인자인 PDX1을 발현하는 세포로 더 많이 분화돼 평평한 면 대비 약 3배의 췌장전구세포(윗 그림), 그리고 인슐린을 분비하는 췌장베타세포로는 4배의 분화효율이 향상됨을 확인했다..<사진=연구팀 제공>
공동연구팀은 다양한 크기의 나노 기공을 갖는 표면을 제작하여 비교 분석했다. 그 결과 특정 크기(200나노미터)의 나노구조를 포함하는 세포배양용기를 이용하면  췌장베타세포의 분화 효율이 일반적으로 사용되고 있는 평평한 배양접시에서의 7% 수율 대비 31%까지 높아지는 것을 관찰했다.

또한 연구팀은 나노구조로부터 발생된 외부 자극이 세포 내부의 TAZ(외부 기계적 신호 반응)인자 발현을 억제해 PDX1(세포운명 결정 또는 분화)인자의 발현을 증가시켜 췌장세포로의 분화를 향상시키게 된다는 사실을 발견했다.

연구팀에 따르면 이번 연구결과로 당뇨병 치료에 필요한 세포치료제의 개발 원가를 절감할 수 있다. 또한 동일한 비용으로 줄기세포로부터 더 많은 췌장세포를 획득할 수 있어 효율적인 세포치료제 개발이 가능하다.

김동성 교수는 "기세포 분화 기술을 다른 특정 세포로의 분화 연구에 적용할 경우 당뇨병 세포치료제 뿐만 아니라 다른 불치병 세포치료제의 개발도  촉진할 수 있을 것"이라고 말했다.

미래창조과학부와 산업통상자원부의 지원을 받은 이번 연구 결과는 국제학술지 '에이씨에스 나노(ACS Nano)'의 지난달 22일자에 게재됐다.

김종훈 교수는 "이번 연구성과는 나노구조를 포함한 세포배양용기를 통해 당뇨 치료를 위한 췌장베타세포의 분화수율을 획기적으로 증가시킨 것으로 생물화학적 세포분화법에 요구되는 비용을 큰 폭으로 낮추어 향후 당뇨병 치료에 기여할 수 있을 것이다"라고 밝혔다.

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