자신의 몸에서 추출한 세포로 치료를 받은 최초의 당뇨병 환자가 된 이 중국 여성은 《네이처》와 전화 인터뷰에서 “이제 설탕을 먹을 수 있다”라고 말했다. 지난해 6월 자가줄기세포 이식수술을 받고 1년이 지난 그는 “모든 음식, 특히 훠궈를 즐겨 먹는다”고 말했다. 중국 텐진에 사는 이 여성은 사생활 보호를 위해 익명을 요청했다.
이번 연구결과는 지난 4월 제2형 당뇨병을 앓고 있는 59세 환자에게도 자가 줄기세포로 만든 체도 세포를 이식해 치료에 성공한 중국 상하이 연구진의 뒤를 잇은 것이다. 이 환자 역시 이식한 후 인슐린 복용을 중단했다.
이번 연구는 전 세계 5억 명에 가까운 사람들에게 영향을 미치는 당뇨병을 치료하기 위해 줄기세포를 사용하는 몇 가지 선구적 임상시험의 하나다. 당뇨병은 제1형과 제2형으로 나뉜다. 제1형은 면역 체계가 췌도 세포를 공격해 인슐린을 제대로 생산하지 못해 발생한다. 제2형은 인슐린 분비가 이뤄지더라도 제대로 작용하지 않아 발생한다.
췌도 이식이 이들 당뇨병의 해법이다. 하지만 수요는 계속 증가하지만 기증자가 충분하지 않다는 문제가 있다. 또한 수혜자는 기증자의 췌도를 거부하지 않도록 면역억제제를 사용해야 한다.
줄기세포는 신체의 모든 조직을 성장시키는 데 사용할 수 있다. 또 실험실에서 무한정 배양할 수 있어 잠재적으로 췌장 조직의 무한 공급이 가능하다. 연구진은 자신의 세포로 만든 조직을 사용함으로써 면역 억제제의 필요성을 피할 수 있다고 강조했다.
베이징대의 덩 홍쿠이 교수(세포생물학)와 동료들은 제1형 당뇨병 환자 3명의 췌도 세포를 추출한 뒤 신체의 모든 세포 유형으로 바꿀 수 있는 유도만능줄기세포(iPS세포)로 되돌리는 첫 번째 실험을 진행했다. 이는 거의 20년 전 일본 교토대의 야마나카 신야 교수가 처음 개발해 그에게 노벨생리의학상을 안겨준 기술이다. 중국 연구진은 야마나카 교수의 기술에서 유전자 발현을 유발하는 단백질을 도입하는 대신 세포를 작은 분자에 노출시키는 대안을 찾았다. 이를 통해 프로세스를 더 잘 제어할 수 있었다.
그런 다음 연구진은 화학물질 처리 유도만능줄기세포(iPS)를 사용해 췌도의 입체조직을 형성했다. 이어 생쥐와 영장류 동물에서 췌도 세포의 안전성과 효능을 검사했다. 그리고 2023년 6월 150만 개로 이뤄진 이 췌도 조직을 해당 여성환자의 복부에 이식했다. 췌도 조직은 보통 간에 이식하지만 이식한 조직을 자기공명영상(MRI)으로 관찰하기 쉽고, 부작용이 있을 경우 제거하기 쉽도록 복부에 이식했다.
이 여성은 75일 뒤 인슐린을 보충하지 않고도 생활할 수 있을 만큼 충분한 인슐린을 생산했고, 1년 이상 그 수준의 생산량을 유지했다. 이 여성은 혈당수치의 위험한 급등과 급락을 보이지 않았으며 하루 중 98% 이상 목표 범위 내에 머물렀다.
논문을 검토한 교토대의 당뇨병 전문가인 아베 다이스케 교수는 “놀라운 일”이라며 “다른 환자들에게도 적용할 수 있다면 정말 대단한 일이 될 것”이라 말했다. 미국 마이애미대의 제이 스카일러 교수(내분비학)는 더 많은 임상시험을 통해 같은 결과가 나오는지 검증할 필요가 있으며 해당 여성환자의 세포가 최대 5년 동안 인슐린을 계속 생산할 수 있는지 확인한 뒤 완치 판정을 내려도 늦지 않다고 밝혔다. 덩 교수는 다른 두 참가자의 결과도 “매우 긍정적”이며 11월에 1년이 되면 10명 또는 20명으로 실험을 확대할 예정이라고 말했다.
이 여성은 이미 이전에 간 이식을 위해 면역 억제제를 투여 받고 있었기 때문에 연구진은 iPS 세포가 이식 거부 위험을 줄였는지 평가할 수 없었다. 신체가 세포를 '이물질'로 간주하지 않아 이식을 거부하지 않더라도 제1형 당뇨병은 자가면역 질환에 해당하기에 신체가 섬을 공격 할 위험이 여전히 있다. 덩 교수는 면역 억제제 때문에 이 여성에게서 이런 현상이 나타나지 않았다면서도 자가면역 반응을 회피할 수 있는 세포를 개발하기 위해 노력하고 있다고 밝혔다.
자가세포를 사용하는 이식은 장점이 있지만 절차를 확장하고 상용화하기는 어렵다고 연구진은 지적했다. 그 대안으로 기증자 줄기세포를 사용하여 만든 췌도 세포의 임상시험이 여러 곳에서 진해 중이다.
6월에 발표된 미국 버텍스 파마슈티컬스가 지원한 임상시험의 예비 결과는 긍정적이었다. 제1형 당뇨병 환자 12명이 기증된 배아 줄기세포에서 추출한 췌도 세포를 간에 이식받았다. 면역억제제 치료도 함께 받은 이들은 모두 이식 후 3개월이 지나자 혈류에 포도당이 존재할 때 인슐린을 생산하기 시작했고, 일부는 인슐린 자립이 가능해졌다.
지난해 버텍스는 기증된 줄기세포에서 추출한 췌도 세포를 면역체계의 공격으로부터 보호하도록 설계된 장치에 넣는 또 다른 임상시험을 시작했다. 이 췌도 세포는 면역 치료를 받지 않은 제1형 당뇨병 환자 17명에게 차례로 이식되고 있다.
쿄토대의 야베 교수는 기증된 iPS 세포를 이용해 생산된 췌도 세포를 이용한 임상시험에 곧 들어갈 예정이다. 그는 췌도의 얇은 세포층들을 개발한 뒤 이를 면역억제제가 투여될 제1형 당뇨병 환자 3명의 복부 조직에 이식할 예정이다. 내년 초에 첫 환자의 이식이 이뤄질 예정이다.
해당 논문은 다음 링크(https://www.cell.com/cell/abstract/S0092-8674(24)01022-5?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS0092867424010225%3Fshowall%3Dtrue)에서 확인할 수 있다.