[사이테크+] "위 세포 유전자 조작해 인슐린 생성…당뇨병 치료 새 가능성"

(서울=연합뉴스) 이주영 기자 = 인간 위 세포를 유전적으로 조작해 인슐린을 생성하게 하는 데 성공했다.

연구진은 이를 인간 위 오가노이드(hGO) 실험과 당뇨병 모델 생쥐 이식을 통해 인슐린 생성과 당뇨병 증상 완화 효과를 확인했다.

인슐린 분비하게 유전자 조작된 인간 위 오가노이드(hGO-NPM) 연구팀은 인간배아줄기세포(hESC)로 위 오가노이드(hGO)를 만들고, 이 오가노이드에 췌장 베타세포 전사인자 핵심 유전자 3개(NPM : NEUROG3·PDX1·MAFA)를 삽입했다. 삽입된 유전자 3개는 도시사이클린(doxycycline)이라는 약물로 스위치를 켜고 끌 수 있도록 설계돼 약물을 투여하면 세포 내에서 이 인자들이 발현되며 위 세포가 인슐린 분비 세포로 전환된다. [Hyunkee Kim/Harvard University 제공. 재판매 및 DB 금지]

미국 코넬대와 하버드대, 중국 베이징대 등 공동 연구팀은 7일 과학 저널 스템 셀 리포트(Stem Cell Reports)에서 인슐린을 분비하는 췌장 베타세포 유전자를 인간배아줄기세포(hESC)로 만든 위 세포에 삽입해 인슐린 분비 세포를 만들고, 이를 당뇨병 생쥐에 이식해 그 기능을 확인했다고 밝혔다.

연구팀은 이 방법을 이용하면 환자 자기 위 세포를 체내에서 직접 인슐린 분비 세포로 전환할 수 있을 것으로 기대한다며 다만 이 방법이 실제 환자에게 안전하고 효과적인지 검증하기 위해서는 추가 연구가 필요하다고 말했다.

제1형 당뇨병은 췌장에 있는 베타세포(beta cell)가 인슐린을 충분히 생산하지 못해서 발생하며 전 세계 약 950만명이 이 질환을 앓고 있는 것으로 추정된다.

인슐린이 부족하면 혈당이 높은 상태로 유지돼 장기적으로 신장, 눈, 심혈관계 등 주요 장기에 손상을 일으킬 수 있어 환자들은 혈당을 안정적이고 건강한 수준으로 유지하기 위해 평생 혈당 모니터링과 인슐린 주사를 병행해야 한다.

코넬대 와일코넬의대 샤오펑 황 교수와 하버드대·베이징대 칭 샤 교수팀은 제1형 당뇨병 치료를 위해 이전 연구에서 생쥐의 위 세포를 유전공학적으로 조작, 인슐린을 분비하는 췌장 베타세포로 전환할 수 있다는 사실을 발견한 바 있다.

연구팀은 이 방법을 인간에게 적용할 수 있는지 알아보기 위해 인간배아줄기세포(hESC)로 위 오가노이드(hGO)를 만들고, 이 위 오가노이드에 췌장 베타세포 전사인자 핵심 유전자 3개(NPM : NEUROG3·PDX1·MAFA)를 삽입했다.

삽입된 유전자 3개는 도시사이클린(doxycycline)이라는 약물로 스위치를 켜고 끌 수 있도록 설계돼 약물을 투여하면 세포 내에서 이 인자들이 발현되며 위 세포가 인슐린 분비 세포로 전환된다.

연구팀이 유전자 조작된 위 오가노이드를 생쥐 복강에 이식한 결과 오가노이드는 주변 조직 및 혈관계와 연결되면서 최대 6개월간 생존했다.

또 약물을 투여해 유전자 스위치를 활성화하자 인간 위 세포들은 생쥐 체내에서 인슐린을 분비하는 세포로 전환됐으며, 유전자 및 단백질 발현 양상도 췌장 베타세포와 유사하게 나타났다.

특히 이를 당뇨병 생쥐에 적용한 결과 전환된 인간 위 세포에서 분비된 인슐린이 생쥐의 혈당을 조절하고 당뇨병 증상을 완화하는 것으로 확인됐다.

연구팀은 이 연구 결과는 인간 위 조직에서도 생체 내에서 위 유래 인슐린 분비(GINS) 세포가 유도될 수 있음을 보여준다며 이 기술을 제1형 당뇨병 환자 치료에 적용할 수 있는지 검증하기 위해서는 추가 연구가 필요하다고 밝혔다.

◆ 출처 : Stem Cell Reports, Xiaofeng Huang et al., 'Modeling in vivo induction of gastric insulin-secreting cells using transplanted human stomach organoids', https://www.cell.com/stem-cell-reports/fulltext/S2213-6711(25)00312-1

scitech@yna.co.kr

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