비장이 췌장을 대체하다
- Jenner Nex
- 2일 전
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재프로그래밍된 비장이 생쥐와 원숭이에서 인슐린을 생성한다.
재프로그래밍:
체내에서 필수 세포를 직접 성장시키고 재생할 수 있는 천연 생물반응기가 있는데, 바로 비장이다. 새로운 연구에 따르면 생쥐와 원숭이의 비장을 변형하여 췌장의 인슐린 생성 세포를 대체할 수 있다. 즉, 체내에서 대체 장기 역할을 할 수 있다. 만약 이것이 미래에 인간에게도 가능해진다면, 제1형 당뇨병 치료에 혁명을 일으킬 수 있다. 하지만 아직 더 많은 연구가 필요하다.
제1형 당뇨병의 경우, 췌장의 인슐린 생성 베타 세포가 자가면역 반응으로 손상된다. 이 세포가 없으면 혈당 조절이 불가능하다. 인슐린 주사가 많은 환자에게 도움이 되지만, 일부 환자는 이러한 손실을 보충하기 위한 유일한 장기적인 해결책으로 장기 이식을 선택해야 한다. 그러나 인간 기증자의 장기는 필요한 것보다 훨씬 적다. 게다가 이식된 장기는 수혜자의 신체에서 거부되는 경우가 많다. 동물의 장기에도 마찬가지다.
대안으로, 의사들은 여러 기증자로부터 개별 인슐린 생성 세포를 이식하는 방법을 연구하고 있다. 그러나 이렇게 이식된 세포는 수혜자의 췌장에서 인슐린 생성 조직을 재생하고 장기적으로 당뇨병을 치료할 만큼 충분히 오래 생존하지 못했다. 그 이유는 수술의 침습적 특성과 췌장의 영양 공급 부족 때문이다.
비장을 생물반응기로?
이러한 문제를 해결하기 위해 중국 원저우 의대의 미 류(Mi Liu)가 이끄는 연구팀은 새로운 방법을 연구했다. 동물의 비장을 변형하여 새로운 췌도 세포를 배양하여 기능성 췌장 조직을 형성할 수 있도록 한 것이다.
이 연구의 핵심은 다음과 같다. 비장은 혈액을 정화하지만, 비교적 잘 사용되지 않는 장기이며 성인의 생존에 필수적인 기관은 아니다. 따라서 비장을 개조하더라도 중요한 신체 기능은 손상되지 않는다. 더욱이, 다공성 구조를 가진 비장은 추가 세포를 위한 충분한 공간을 제공하고, 수술을 통해 쉽게 접근할 수 있으며, 신선하고 영양이 풍부한 혈액이 잘 공급된다. 이러한 모든 조건 덕분에 비장은 장기 성숙에 이상적인 장소가 된다. 이러한 이유로 비장 리모델링이 이루어진 것이다.
비장 리모델링
"우리는 비장을 고성능 생물반응기로 전환하고 있다"고 공동 저자인 난징대학교의 레이 동(Lei Dong)은 설명했다. 이를 위해 연구진은 비장의 미세환경을 재프로그램하여 이식된 세포의 거부 반응을 예방하는 설탕 코팅 실리콘 나노입자(KSiNP)를 개발했다. 실험을 위해 연구팀은 이 나노입자를 생쥐의 비장에 주입했다.
연구 결과, 이 나노입자는 비장의 면역 체계의 식세포 및 결합 조직 세포와 상호 작용한다. 결과적으로, 이 입자는 면역 체계를 국소적으로 억제하고 장기의 결합 조직 성장을 촉진한다. "세포외 기질의 지지력을 향상시키고, 혈관 성장을 촉진하며, 면역 공격을 억제함으로써 이식된 세포의 성장을 위한 이상적인 환경을 조성했다"고 동 박사는 말했다.
생쥐와 원숭이에서의 성공적인 실험
그들은 추가 실험에서 이를 확인했다. 연구진이 생쥐나 래트에서 채취한 췌도 세포 200개를 재프로그래밍된 생쥐의 비장에 이식했을 때, 이 세포들은 실제로 기능하는 조직으로 성장했다. 이렇게 배양된 췌장 조직은 인슐린을 분비하여 생쥐의 혈당 수치를 최소 90일 동안 유지할 수 있었다. 이렇게 재프로그래밍된 비장은 약물로 췌장 기능을 비활성화했을 때에도 췌장의 기능을 대신했다.
하지만 이것이 영장류에게도 효과가 있을까? 이를 확인하기 위해 연구진은 이 과정을 사이노몰구스 원숭이에도 적용했다. 먼저 나노입자를 사용하여 사이노몰구스 원숭이의 비장을 재프로그래밍한 다음, 인슐린을 생성하는 수천 개의 인간 췌도 세포를 이식했다.
결과: 류 교수팀이 발견한 바와 같이, 이 세포들은 원숭이 비장에서 인간 췌도 조직으로 성숙했다.
원숭이 비장에서 배양된 췌장 조직 또한 기능하는 것으로 나타났다. 28일 동안, 변형된 비장은 원숭이의 췌장이 기능을 상실했음에도 불구하고 혈당 수치를 일정하게 유지할 만큼 충분한 인슐린을 생산했다. 연구진은 어떠한 부작용도 발견하지 못했다.
원숭이 비장에서 배양한 췌장 조직 또한 기능적인 것으로 입증되었다. 28일 동안, 변형된 비장은 원숭이의 혈당 수치를 일정하게 유지하기에 충분한 인슐린을 생산했다. 췌장이 기능을 상실했음에도 불구하고 말이다. 연구진은 부작용을 발견하지 못했다.
자신의 비장 장기 이식?
연구진에 따르면, 이러한 비장 "재구성"은 당뇨병에 대한 유망한 전략이 될 수 있다. 전체 장기를 이식하는 대신, 기존 장기인 비장에 추가 기능을 부여하기만 하면 된다. 류 교수팀에 따르면, 이 방법은 인간 및 동물 세포에 적합하며 거부 반응이 없는 기능적 장기 대체물을 생성한다. 따라서 이론적으로 이 시술은 인간의 비장에서도 효과가 있을 것으로 예상된다.
그러나 이러한 장기 재구성을 인간에게 시험하고 적용하기 전에 철저한 안전성 시험과 후속 연구가 필요하다는 점을 연구진도 인정했다. 앞으로 연구팀은 비장 생물반응기 기술을 확장하여 유도만능줄기세포(iPSC)로부터 환자에게 필요한 장기를 표적 배양할 수 있도록 할 계획이다.
이 연구팀의 이전 연구에서는 췌장 이외의 간이나 갑상선 조직과 같은 장기도 이론적으로 비장에서 성장할 수 있음을 보여주었다. 동 박사는 "최소 침습적 B-초음파 유도 전달을 통해 언젠가는 필요에 따라 맞춤형 장기를 배양할 수 있을 것"이라고 기대한다.
(Science Translational Medicine, 2025; doi: 10.1126/scitranslmed.adj9615)
출처: 난징대학교, 미국과학진흥협회(AAAS)
