개인화된 세포 치료: 최초로 여성의 1형 당뇨병이 줄기세포 이식으로 역전되었다.

 

25세의 여성은 수십 년간 의학적 악몽을 겪었다.

베이징에서 서쪽으로 약 2시간 떨어진 도시인 톈진 출신인 그녀는 11년 전에 1형 당뇨병 진단을 받았다. 만성 자가면역 질환인 그녀의 신체 면역 체계는 인슐린을 생성하는 췌장 세포를 잔인하게 공격하여 혈당을 치명적인 수준으로 급등시킨다. 밥을 몇 입만 먹어도 말이다.

 

간 이식을 두 번, 췌장 전체를 이식한 후에도 그녀의 혈당 수치는 불안정했다. 생명을 위협하는 혈전을 일으킨 후 새로운 췌장을 제거해야 했다. 그녀는 결국 매우 실험적인 시술에 등록했다. 과학자들은 그녀의 몸에서 지방 세포를 제거하고, 기능적인 인슐린 생성 조직으로 전환한 다음, 그녀의 배에 삽입했다.

 

단 3개월 만에 그녀의 몸은 혈당 수치를 관리하기 위해 더 이상 외부 인슐린 주사에 의존하지 않을 정도로 인슐린을 생성하기 시작했다. 이식된 세포는 적어도 1년 동안 지속되었고, 연구가 종료될 때까지 약화되는 효능과 부작용은 거의 없었다.

장기 혈당 안정성 측정에 따르면, 이식은 여성의 설탕과 탄수화물 처리 능력을 비당뇨병 환자의 수준으로 회복시켰다. 어떤 의미에서 그녀의 상태를 완전히 역전시켰다.

 

"이제 설탕을 먹을 수 있다... 모든 것을 즐겨먹는다, 특히 핫팟을 말이다."라고 그녀가 네이쳐에 말했다.

성숙한 세포를 줄기세포와 같은 상태로 바꾸는 유도만능줄기세포가 이 연구의 핵심이다. 과학자들은 화학적 수프를 사용하여 이러한 세포가 다른 유형의 조직이나 장기로 성장하도록 밀어붙일 수 있다.

 

Cell에 게재된 이 연구는 당뇨병을 해결하기 위해 이 기술을 사용한 최신 노력이다.

"그들은 이전에 상당한 양의 인슐린이 필요했던 환자의 당뇨병을 완전히 역전시켰다."라고 연구에 참여하지 않은 앨버타 대학교의 제임스 샤피로가 말했다.

 

인슐린 호출

탄수화물이 많은 식사(예: 파스타, 쌀, 빵)나 맛있는 디저트를 먹을 때마다 신체는 탄수화물을 당으로 분해한다. 이러한 당은 혈류를 돌며 췌장이 인슐린을 분비하게 한다. 인슐린은 당이 연료로 세포에 들어가는 데 도움이 되는 호르몬이다.

 

두 가지 유형의 당뇨병 모두 이 과정이 잘못된다. 2형 당뇨병이 더 익숙할 수 있다. 이 경우, 깨진 온도 조절 장치처럼 인슐린을 분비하는 세포가 더 이상 혈당 수치 상승을 감지하고 반응할 수 없다. 이 유형의 당뇨병은 종종 인슐린 주사로 관리된다.

 

1형 당뇨병은 더 사악하다. 이 경우 신체의 면역 체계가 췌도라고 하는 인슐린 생성 세포를 공격한다. 이 질병은 종종 어린이 또는 성인 초기에 발생하며 치료법이 없다. 유형에 관계없이 만성적으로 높은 혈당 수치는 시간이 지남에 따라 시력, 신경 및 혈관을 심각하게 손상시킬 수 있다.

 

췌도 깨진 것이 문제라면 왜 교체하지 않을까?

유도 다능성 줄기 세포(iPSC)가 등장한다. 과학자들은 성숙한 세포를 이론적으로 다른 유형의 세포로 자랄 수 있는 능력을 가진 줄기 세포로 변형시켜 iPSC를 만든다. 이 세포는 사람 자신의 신체에서 나온다는 독특한 장점이 있다. 즉, 이식에 사용되면 면역 체계의 거부 반응을 줄일 수 있다.

 

일반적으로 과학자들은 4가지 특정 단백질에 대한 유전자를 추가하여 iPSC를 조작한다. 그러나 이 팀은 화학 욕조를 사용하여 세포를 재프로그래밍하는 방법을 개발했다. 유전 공학에 비해 이 과정은 훨씬 더 많은 제어를 제공한다. 요리와 마찬가지로 필요에 따라 과정을 조정하기가 더 쉽다.

 

그들은 먼저 여성의 지방 세포를 채취하여 iPSC로 재프로그래밍한 다음 이를 기능하는 췌도 세포로 변형했다. 정신 건강 검사를 위해 조작된 췌도 중 일부를 수백 마리의 생쥐에서 테스트하여 인슐린을 생성하는지 확인하고 부작용을 모니터링했다.

 

암은 걱정 중 하나였다. 성인 세포를 줄기 세포로 되돌리면 세포가 통제 불능으로 자랄 위험이 있다. 생쥐 연구에서는 암이 발견되지 않았다. 이식 후 동물들은 건강한 심장, 간, 신장, 폐, 뇌를 가지고 있었으며, 이는 이 접근 방식이 비교적 안전했음을 시사한다.

 

간단한 90분 수술에서 팀은 150만 개의 췌도 세포에 해당하는 세포를 여성의 배 근육에 주입했다. 췌도는 동결되었다가 다시 해동되어 건강 검진을 받았다. 조직을 동결할 수 있다는 것은 시설과 병원 사이를 운반할 수 있다는 것을 의미하므로 더 많은 유연성을 허용한다.

 

췌도를 배에 삽입하는 것은 전략적 움직임이었다. 이전의 세포 치료 시도는 간에 세포를 주입했다. 이는 실험실 실험에서는 충분히 쉽지만 임상적으로는 모니터링하기가 더 어렵다. 배는 초음파 및 기타 영상화 방법으로 더 쉽게 검사할 수 있다.

 

앞으로 나아갈 길

이식 2주 후, 이 여성의 일일 인슐린 요구량은 극적으로 감소했다. 75일 후, 그녀는 더 이상 일일 인슐린 주사에 의존하지 않았고 적어도 1년 동안은 완전히 독립적으로 지냈다. 그녀의 혈당 수치는 당뇨병이 없는 사람과 비슷한 정상 범위 내에 있었다. 치료 후 여러 가지 당 대사 측정이 개선되었다. 이식편은 부작용이 거의 없었고 암으로 변할 징후도 보이지 않았다.

 

우리 대부분은 당뇨병이 있는 사람을 알고 있다. 식단, 운동, 인슐린 주사로 조절할 수 있지만, 이 상태는 여전히 뇌졸중, 치매 및 기타 질병의 가능성을 높인다. 개인화된 줄기 세포 치료는 장기적인 대안을 제공할 수 있다.

 

현재 연구는 2형 당뇨병 환자를 치료한 이전 연구를 기반으로 한다. 재프로그래밍된 세포는 그 연구에서 인슐린 펌핑 세포로 바뀌었지만, 그 사람의 혈당을 통제하기에 충분한 인슐린을 생성할 수 없었다. 이 새로운 연구는 절차를 미세 조정함으로써 수백만 명의 사람들을 괴롭히는 질병에 대한 장기적인 해결책을 발전시킨다.

 

단서가 있다. 이 여성은 이미 간 이식을 위해 면역 억제제를 복용하고 있었다. 이로 인해 iPSC 유래 이식이 면역 반응을 유발할 수 있는지, 그렇다면 얼마나 심각한지 판단하기 어렵다.

또한 이 전략은 매우 개인화되어 있기 때문에 확장이 어려울 수 있다. Vertex Pharmaceuticals에서 주창하는 또 다른 접근 방식은 배아줄기세포에서 추출한 췌도를 간에 직접 주입하는 것이다. 환자는 이식 후 3개월 이내에 인슐린을 생성했다.

 

새로운 결과는 1형과 2형 당뇨병을 모두 앓고 있는 사람을 대상으로 진행 중인 임상 시험의 일부이다. 2021년에 시작된 이 시험은 내년 말까지 안전성 결과가 나올 것으로 예상된다.

이 결과는 1년 동안 한 사람만을 대상으로 한 것이다. 이 질환을 오래 앓아 온 노인에게 적용하든 고혈압과 같은 다른 질환이 있는 사람에게 적용하든 시험이 끝날 때까지 기다려야 한다.

하지만 전반적으로 데이터는 "개인화된 세포 치료"의 잠재력을 보여준다고 연구팀은 기록했다.

이미지 출처: Diabetesmagazijn.nl / Unsplash