빛 자극 방식 활용 혈당 조절 기술 개발 성공

범부처, 광유전학적 인슐린 분비 시스템 전임상 단계 검증 마쳐

 

범부처재생의료기술개발사업단(단장 조인호)은 카이스트 한용만 교수와 허원도 교수 연구팀이 ‘광유전학으로 인슐린 분비 조절이 가능한 인간 전분화능 줄기세포 유래 췌도 오가노이드’를 개발했다고 20일 밝혔다. 

해당 기술은 추후 당뇨병 환자 맞춤형 개인 치료제 개발에 유용하게 활용될 것으로 전망된다. 

인간 전분화능 줄기세포 유래 췌장 β-세포 재생 치료는 현재 대한민국 5대 만성질환 중 하나인 당뇨병의 가장 근본적인 해결책으로 제시되고 있다. 하지만, 제작된 β-세포의 기능적 성숙이 완전하지 않고 현존하는 분화 프로토콜이 분화 효율이 낮은 점 등 몇몇 한계점이 여전히 존재한다.

한 교수와 허 교슈 연구팀은 공동으로 이러한 한계점 극복을 위해 보다 기능적 고도화를 이룬 인간 췌도 오가노이드 제작 기술을 확립을 위해 광유전학적 칼슘 이온 조절 인자인 monSTIM1을 안정적으로 도입시킨 유전자변형 인간 전분화능 줄기세포 라인을 구축했다. 이로부터 유도된 monSTIM1 도입 췌도 오가노이드(monSTIM1-PIO) 내 내분비 베타 세포에서 인슐린 분비를 역동적으로 조절할 수 있음을 확인했다.

연구팀은  전임상 당뇨 동물모델에 monSTIM1-PIO를 도입해 해당 기술의 재생 치료 효능을 검증한 이후 생체 내에서도 당뇨마우스 실험에서와 동일하게 monSTIM1-PIO로부터 광 자극을 통해 분비된 인슐린이 그 효능을 발휘할 수 있다는 사실을 밝혀냈다.

또한 신생아당뇨 환자 유래 iPSC 모델 적용 연구 결과를 통해 유전학적 인슐린 분비 세포 모델이 추후 역분화 줄기 세포 기술과 접목을 통해 환자 맞춤형 개인 치료제 개발에 사용될 수 있을 것으로 전망했다.

한 교수는 “이번 연구를 통해 개발된 기술을 활용하면 인간 전분화능 줄기세포 유래 췌장 β-세포의 혈당 조절 기능을 보다 빠르고 세밀히 조정할 수 있다”며 “이와 함께 유도 만능 줄기세포를 활용한 개인 맞춤형 유전 당뇨 질환 치료 길도 함께 열릴 것”이라고 전망했다.

한 교수는 이어 “광유전학적 인슐린 분비 세포 기능을 당뇨 모델 동물에서 전임상 단계 검증은 마쳤으나 본격적인 임상 단계에 이르기까지는 아직 넘어야 할 고비가 많다”며 “이번 연구 결과를 보조할 수 있는 여러 후속 연구를 추가적으로 진행해, 환자맞춤형 차세대 당뇨병 세포치료제 기술 확립에 한 발짝 더 다가가고자 한다”고 후속 연구에 대한 포부를 밝혔다. 

이번 연구 결과는 범부처가 추진하는 재생의료기술개발사업을 수행한 결과로, ‘Molecular Therapy (IF=12.920)‘ 온라인에 게재됐다.