췌장 제거 후 섬 기능을 보존하는 항산화 젤

노스웨스턴 대학의 연구진은 만성 췌장염을 앓는 사람들의 삶을 훨씬 더 편리하게 만들어 줄 수 있는 새로운 항산화 생체소재를 개발했습니다.

연구의 주요 결과

"상변화 시트르산 거대 분자가 산화성 췌장 섬세포 손상을 막고, 섬세포의 이식과 망막에서의 기능을 가능하게 한다"라는 제목의 논문은 6월 7일 Science Advances 저널에 게재되었습니다.

외과의는 중증의 통증을 동반한 만성 췌장염 환자의 췌장을 제거하기 전에 먼저 랑게르한스섬이라고 불리는 인슐린 생성 조직 덩어리를 제거하여 간 혈관계에 이식합니다. 이식의 목적은 인슐린 주사 없이도 환자가 혈당을 조절할 수 있는 능력을 유지하는 것입니다.

안타깝게도 이 과정에서 췌도의 50~80%가 파괴되고, 환자의 3분의 1은 수술 후 당뇨병에 걸립니다. 수술 후 3년이 지나면 환자의 70%가 인슐린 주사를 맞아야 하는데, 이는 체중 증가, 저혈당, 피로 등 여러 부작용을 동반합니다.

이식에 대한 새로운 접근 방식

새로운 연구에서 과학자들은 랑게르한스 섬을 간 대신 장을 덮고 있는 크고 평평한 지방 조직인 대망(omentum)에 이식했습니다. 랑게르한스 섬에 더 유리한 미세 환경을 조성하기 위해 연구진은 체온에서 액체에서 젤로 빠르게 변하는 항산화 및 항염증 생체재료를 사용했습니다.

동물 실험 결과

생쥐와 영장류를 대상으로 한 실험에서, 이 젤은 산화 스트레스와 염증 반응을 성공적으로 예방하여 이식된 췌도의 생존율과 기능을 크게 향상시켰습니다. 합성 항산화 젤을 사용하여 이식된 췌도의 기능을 보존한 것은 이번이 처음입니다.

연구를 이끈 기예르모 A. 아미어는 "최근 몇 년 동안 췌도 이식이 발전했지만, 장기적인 결과는 여전히 만족스럽지 않습니다."라고 말했습니다. "저희의 새로운 합성 소재는 췌도 기능에 도움이 되는 미세 환경을 조성합니다. 동물 실험에서 매우 효과적이었으며 정상적인 혈당 수치를 회복시켰습니다."

새로운 생체재료의 장점

연구의 주저자인 재클린 버크는 "이 새로운 접근 방식을 통해 환자들은 더 이상 만성 췌장염의 통증과 당뇨병의 합병증 중 하나를 선택하도록 강요받지 않기를 바랍니다."라고 덧붙였습니다.

역할 및 전망

췌장이 없는 환자의 경우, 혈당 조절과 같은 부작용은 평생 동안 큰 어려움이 될 수 있습니다. 랑게르한스섬은 신체가 혈당을 조절하는 데 도움을 줍니다. 랑게르한스섬이 제대로 기능하지 않으면 혈당 수치를 자주 확인하고 인슐린을 주사해야 합니다.

버크 박사는 "췌도세포가 제대로 기능하지 못하는 생활은 환자에게 엄청난 부담을 줍니다."라고 말했습니다. "환자들은 탄수화물 섭취량을 계산하고, 적절한 시기에 인슐린을 투여하고, 혈당 수치를 지속적으로 모니터링하는 법을 배워야 합니다. 이는 환자의 시간과 정신적 에너지를 많이 소모하게 합니다."

현재 방법의 문제점

하지만 안타깝게도 현재의 췌도 치료 표준은 종종 좋지 않은 결과를 초래합니다. 췌장 제거 수술 후, 외과의는 췌도를 분리하여 문맥 주입을 통해 간으로 이식합니다. 이 시술에는 몇 가지 흔한 합병증이 있습니다. 혈류와 직접 접촉하는 췌도는 염증 반응을 일으키고, 췌도의 절반 이상이 괴사하며, 이식된 췌도는 간에 위험한 혈전을 유발할 수 있습니다. 이러한 이유로 의사와 연구자들은 대체 이식 부위를 모색해 왔습니다.

시트르산 용액을 이용한 새로운 접근법

췌도를 보호하고 치료 결과를 개선하기 위해 아미르는 자신의 연구실에서 개발한 항산화 특성을 지닌 구연산염 생체재료 플랫폼을 활용했습니다. 세포 배양에서 구연산염 젤에 보관된 마우스와 인간의 췌도는 다른 용액에 보관된 췌도보다 훨씬 오랫동안 생존력을 유지했습니다. 포도당에 노출되었을 때, 췌도는 인슐린을 분비하여 정상적인 기능을 보였습니다.

조직으로의 통합

3개월 후, 신체는 생체 적합성 젤의 80~90%를 재흡수했고, 그 시점에는 더 이상 필요하지 않았습니다. 아미르는 "놀라운 것은 췌도세포가 혈관을 재생시켰다는 것입니다."라고 말했습니다. "신체는 췌도세포와 신체를 연결하는 새로운 혈관 네트워크를 형성했습니다. 혈관이 췌도세포를 살아있고 건강하게 유지해 주기 때문에 이는 중요한 돌파구입니다."

아미르는 다음에는 동물 모델을 대상으로 장기간에 걸쳐 하이드로젤을 시험할 계획입니다. 그는 또한 이 새로운 하이드로젤이 당뇨병에 대한 줄기세포 치료를 포함한 다양한 세포 대체 치료에 사용될 수 있다고 언급했습니다.