https://www.sciencedaily.com/releases/2020/06/200615115805.htm → 기사 바로가기 

요약: 연구원들은 1형 당뇨 치료를 위한 새로운 섬유모양의 하이드로겔 이식을 개발했다. 그들은 1.0mm 두께의 하이드로겔 섬유에 캡슐화 된 이자세포가 외래물질 면역반응으로부터 보호받으면서 당뇨 쥐에서 혈당을 정상화 시키는 것을 보았다. 이러한 발견은 1형당뇨 세포기반 치료를 가능케 하는데 도움을 준다.

1형 당뇨병(T1DM)의 원인은 인슐린을 생산하는 이자의 베타세포가 자가면역질환으로 파괴되어 인슐린을 평생 대체 받아야 하는 것이다. University of Tokyo의 Institute of Industrial Science연구원들은 세포가 가득한 하이드로겔의 지름이, T1DM에 대한 효과적인 세포치료의 길을 여는, 이식 이후의 지속시간을 결정하는 것을 발견했다.

T1DM의 현재 치료 전략은 환자와 의료시스템에 부담을 주는 정기적인 인슐린 관리에 집중되어 있다. 세포치료는 이자의 베타세포를 영구적으로 교체해서 인슐린을 대체해야 하는 필요성을 없애는 것에 목표를 둔다. 비록 세포 교체 치료가 T1DM에 대해서 이상적인 선택이라고 여기지만, 임상 성공은 외래물질에 대한 면역반응에 의해서 제한되어 왔다.

 “세포치료는 장기이식과 비슷한 운명 때문에 어려움을 겪는다. 그것은 바로 이식 거부이다.” 라고 이 연구의 교신저자인 Shoji Takeuchi가 말했다. “외래물질 반응을 막을 수는 없지만, 이 문제를 완화할 수 있는 한 가지 방법은 이자세포를 하이드로겔에 캡슐화하는 것이다. 우리는 어떻게 하면 이식된 세포에 장기적인 면역보호를 주도록 하이드로겔을 최적화 할 수 있을지 연구하고 싶었다."

연구원들은 세포이식이 외래물질 반응을 완화시키는 것에 대해 가장 중요하게 결정되는 것이 하이드로겔의 지름이라고 가정했다. 다양한 지름을 가지는 Ba-Alg 하이드로겔을 정상 쥐에 이식함으로써, 역치 값은 면역반응이 확연하게 낮은 1.0mm인 것을 확인했다. 생물학적 우수성이 곧 생물물리학적 비용인지 연구하기 위해, 연구원들은 1.0mm와 0.35mm 두께의 Ba-Alg 하이드로겔 섬유을 비교했다. 생물역학 측정을 기준으로 1.0mm 두께의 섬유가 0.35mm 두께보다 다루기 쉬웠을 뿐만 아니라, 1.0mm 두께가 포도당, 인슐린 그리고 산소와 같이 작은 물질을 하이드로겔 막을 통해 움직일 수 있게 했다. 이 모든 것들은 하이드로겔 안에 캡슐화되어 있는 세포들이 정상적으로 작동하기에 필요한 것들이다.

하지만 T1DM의 세포치료를 가능하게 한다는 약속을 지켰는가? 이것을 다루기 위해서, 연구원들은 쥐의 이자 세포를 1.0mm와 0.35mm 두께의 하이드로겔 섬유에 주입하고, 포도당 자극에 대해서 섬유가 인슐린을 얼마나 잘 분비하는지 실험했다. 0.35mm 두께의 하이드로겔이 더 잘 수행했지만, 1.0mm 두께의 섬유안의 세포들은 다음 단계에서 당뇨쥐에게 실험할 수 있을 정도로 충분하게 기능을 잘 했다. 연구원들은 두 가지 종류의 하이드로겔을 당뇨쥐의 복강 내강에 이식했고, 매일 단식이 아닌 때의 혈당수치를 측정했다. 놀랍게도, 1.0mm 두께의 섬유는 0.35mm 두께 섬유보다 4배 이상의 기간 동안 당뇨쥐의 혈당수치를 정상화시켰다. 이것은 더 두꺼운 하이드로겔 섬유에 캡슐화되어 있는 이자세포가 수명이 더 길다는 것이다. 더 나아가, 현미경 분석으로 1.0mm 두께의 섬유는 외래물질 반응의 흔적이 없지만, 0.35mm 두께의 섬유는 시간이 지날수록 악화되는 것으로 보였다

“1.0mm 두께 섬유의 하이드로겔 캡슐화가 당뇨쥐의 혈당 농도를 조절하는 기능을 유지하면서 이자에 대해 장기 면역보호를 제공을 하는 것은 놀라운 결과이다.” 라고 Takeuchi가 말했다. “우리의 발견은 1형 당뇨의 세포치료 기반의 치료에 대해서 새로운 통찰력을 제공한다.”