호주 가시도마뱀 피부 구조 모방 수분 닿아도 안전하게 전기자극 체내서 ‘식욕 호르몬’ 생성 촉진
식욕 조절과 관련한 호르몬을 자극하기 위해 개발된 먹는 형태의 전기캡슐. 미국 매사추세츠공대(MIT) 제공
메스꺼움과 식욕 감퇴를 완화시킬 수 있는 호르몬을 자극하는 먹는 ‘전기 캡슐’이 개발됐다. 호주 가시도마뱀의 피부가 수분을 흡수하는 특성을 갖는 데서 아이디어를 얻어 위 점액으로 둘러싸인 환경에서 안전하게 전류를 흘려보낼 수 있도록 한 것이다. 질병으로 식욕을 잃은 환자들의 식습관을 개선하는 데 도움을 줄 것으로 기대된다.
칼리 라마디 미국 뉴욕대 교수 공동연구팀은 배고픔, 메스꺼움, 포만감을 조절하는 호르몬인 ‘그렐린’ 생성을 자극하는 전기 캡슐 ‘플래시(FLASH)’를 개발하고 효과를 확인한 연구 결과를 26일(현지 시간) 국제학술지 ‘사이언스 로보틱스’에 발표했다. 연구팀은 “신체 조직을 손상시키는 침습적인 치료 없이 위에서 작용하면서 호르몬을 조절할 수 있는 최초의 먹는 전자약”이라고 밝혔다.
이번 연구는 전기자극으로 식욕을 촉진할 수 있을 것이라는 가설에서 출발했다. 연구팀은 허기에 관여하는 호르몬인 ‘그렐린’에 주목했다. 위에서 합성되는 이 호르몬은 배고픔을 일으켜 음식을 섭취하도록 만든다. 뇌 시상하부에서 식욕 증진 신경세포를 자극하는 신경전달물질 ‘뉴로펩타이드Y(NPY)’와 ‘AgRP’를 발현해 식욕을 유발하는데 그렐린 호르몬이 많이 생성되면 감퇴한 식욕을 개선할 수 있다는 것이다.
그렐린 호르몬을 자극하면 실제 식욕이 늘어나는지 확인하기 위해 연구팀은 전기 탐침을 사용해 동물실험을 했다. 20분간 전기자극을 흘려보내자 실험 동물의 혈류에서 그렐린 수치가 상당량 증가한 것으로 나타났다. 이 전기자극은 염증이나 부작용을 일으키지 않으며 안전하게 작용하는 것으로 확인됐다.
전기자극을 통해 그렐린 호르몬을 자극하는 것이 식욕을 조절하는 데 도움이 된다는 것을 확인한 연구팀은 쉽고 간편하게 전기자극을 흘려보낼 방법을 찾아나섰다. 먹는 형태의 전기 캡슐이 적합하다는 결론에 도달했지만 문제점이 있었다. 끈적끈적한 점액으로 덮인 위 조직과 전기 캡슐 내부에서 흐르는 전류가 만나면 위 조직에 손상이 일어날 수 있기 때문.
위 조직을 보호하기 위해 연구팀은 전기 캡슐 표면에 액체를 빨아들이는 홈을 넣었다. 호주 가시도마뱀의 피부가 수분을 특정한 경로로 모아 체내로 운반하는 모습에서 착안한 것이다. 연구팀은 “도마뱀의 피부를 본뜬 전기 캡슐 표면은 친수성 화학물질로 코팅된 홈이 새겨져 있어 위 점액을 효과적으로 흡수한다”고 설명했다. 전기 캡슐의 내부는 전류를 생성하는 전자 장치가 있어 그렐린 호르몬을 자극하도록 설계됐다.
이렇게 개발된 전기 캡슐은 동물실험에서 안전하게 그렐린 호르몬을 증가시키는 것으로 나타났다. 연구팀은 후속 연구를 통해 이 전기 캡슐이 사람에게서도 동일한 효과를 내는지 확인할 계획이다. 연구에 참여한 조반니 트라베르소 미국 매사추세츠공대(MIT) 교수는 “이 전기 캡슐은 구조가 비교적 간단해 상용화를 위한 연구가 원활할 것으로 전망한다”고 말했다.
