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| ▲ 광 유도 인슐린 분비 세포치료제 모델 확립의 과정 (사진=범부처재생의료기술개발사업단 제공) |
<왼쪽부터 한용만, 허원도 교수, 최지은 박사, 이진수, 신은지 석박통합과정>
[메디컬투데이=이재혁 기자] 범부처재생의료기술개발사업단은 KAIST 한용만 교수 와 허원도 교수 연구팀이 '광유전학적으로 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 수 있을 것으로 전망된다.
인간 전분화능 줄기세포 유래 췌장 β-세포 재생 치료는 현재 대한민국 5대 만성질환 중 하나인 당뇨병의 가장 근본적인 해결책으로 제시되고 있지만, 제작된 β-세포의 기능적 성숙이 완전하지 않고 현존하는 분화 프로토콜의 분화 효율이 낮은 등 몇몇 한계점들이 여전히 존재한다.
이러한 한계점의 극복을 위해 보다 기능적 고도화를 이룬 인간 췌도 오가노이드의 제작 기술을 확립하고자, 한용만 교수 연구팀은 허원도 교수팀과 공동으로 광유전학적 칼슘 이온 조절 인자인 monSTIM1을 안정적으로 도입시킨 유전자변형 인간 전분화능 줄기세포 라인을 구축, 이로부터 유도된 monSTIM1 도입 췌도 오가노이드 (monSTIM1-PIO) 내 내분비 베타 세포에서 인슐린 분비를 역동적으로 조절할 수 있음을 확인했다.
연구팀은 그 이후 신생아당뇨 환자 유래 iPSC 모델 및 전임상 당뇨 동물모델에 monSTIM1-PIO를 도입하여 해당 기술의 재생 치료 효능을 검증했다.
전임상 동물 모델인 당뇨 마우스를 활용한 실험에서의 결과와 같이, 생체 내에서도 monSTIM1-PIO 으로부터 광 자극을 통해 분비된 인슐린이 그 효능을 발휘할 수 있음이 밝혀졌다.
신생아 당뇨 환자 유래 iPSC 모델로의 적용 연구 결과로부터 확인하였듯 광유전학적 인슐린 분비 세포 모델은 추후 역분화 줄기세포 기술과의 접목을 통해 환자 맞춤형 개인 치료제 개발에 사용될 수 있을 것으로 예상된다.
한용만 교수는 "현재까지 인간 전분화능 줄기세포 유래 췌장 내분비 세포에서 인슐린 분비를 광유전학적 조절로 성공한 사례는 없었다"며, "이번 연구를 통해 개발된 기술을 활용하면 인간 전분화능 줄기세포 유래 췌장 β-세포의 혈당 조절 기능을 보다 빠르고 세밀히 조정할 수 있다. 이와 함께 유도 만능 줄기세포를 활용한 개인 맞춤형 유전 당뇨 질환 치료의 길도 함께 열릴 것"이라고 전망했다.
아울러 "이번 연구에서 제시한 광유전학적 인슐린 분비 세포의 기능을 당뇨 모델 동물에서 전임상 단계 검증은 마쳤으나 본격적인 임상 단계에 이르기까지에는 아직 넘어야 할 고비가 많은 실정이다. 보다 효율적인 오가노이드 분화 방법을 개선하고 오가노이드 이식을 위한 복합체를 개발하는 등 본 연구의 결과를 보조할 수 있는 여러 후속 연구들을 추가적으로 진행하여, 환자맞춤형 차세대 당뇨병 세포치료제 기술 확립에 한 발짝 더 다가가고자 한다”라며 후속 연구에 대한 포부를 밝혔다.
연구성과는 범부처재생의료기술개발사업단이 추진하는 재생의료기술개발사업을 수행한 결과이며, 국제학술지인 'Molecular Therapy (IF=12.920)' 온라인에 게재됐다.
메디컬투데이 이재혁 기자(dlwogur93@mdtoday.co.kr)
https://mdtoday.co.kr/news/view/1065596462441415
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