당뇨 해결책 찾는 '사이보그 췌장 세포'

췌장의 세포 덩어리인 섬세포는 혈당 조절 호르몬인 글루카곤과 인슐린을 분비해 몸의 항상성을 유지한다. 게티이미지뱅크 제공

과학자들이 초소형 전자장치를 췌장 세포와 결합한 '사이보그' 장기유사체(오가노이드)를 구현했다. 혈당 조절 호르몬을 분비하는 핵심 세포를 정밀 제어해 당뇨병의 근본적인 원인과 치료법을 탐구할 수 있는 기반으로 평가된다.

지아 리우 미국 하버드대 교수와 후안 알바레스-도밍게스 펜실베이니아 의대 교수 공동연구팀은 췌장에서 호르몬을 분비하는 세포 덩어리인 섬세포(islet cells)와 신축성 있는 전자장치를 결합한 오가노이드를 개발하고 연구결과를 19일(현지시간) 국제학술지 '사이언스'에 공개했다.

췌장 섬세포를 이루는 알파(α), 베타(β) 세포는 세포막의 전기적 변화에 반응해 각각 글루카곤과 인슐린을 분비한다. 글루카곤은 혈당을 높이고 인슐린은 혈당을 낮추는 호르몬이다.

연구진은 줄기세포에서 유래한 췌장 섬세포와 미세 전자장치를 통합해 세포 하나하나를 자극하고 세포의 성숙 정도에 따른 반응성 변화, 다양한 화합물 및 일주기 호르몬의 영향, 유전자 발현과의 연관성을 분석하는 데 성공했다.

이번 연구성과는 단일 세포 수준에서 알파세포와 베타세포의 생물학적 특성을 면밀히 연구할 수 있는 발판을 마련했다는 평가를 받는다. 특히 잘 알려지지 않은 감마·델타세포와 알파세포와 베타세포의 세부 유형의 역할까지 이해하는 데 기여할 것으로 기대된다.

췌장 섬세포 손상은 제1형 당뇨병의 주요 원인으로 꼽힌다. 연구결과를 기반으로 당뇨병 환자를 위한 새로운 섬세포 치료법이나 인공 췌장 섬세포 구현 가능성을 제시할 수 있다.

프랑스 보르도대 요헨 랑, 마티외 라우 교수는 연구 관련 논평에서 "이번에 개발된 것과 같은 유연한 바이오-나노전자 하이브리드 시스템은 인간 질병 모델링과 맞춤형 세포 기반 치료에 막대한 잠재력이 있다"고 밝혔다.

<참고 자료>
- doi.org/10.1126/science.aeb3295 

[이병구 기자 2bottle9@donga.com]