[엠디데일리] 생체 내 환경을 모사한 나노 표면을 이용하여 당뇨병 치료에 필수적인 세포(췌장베타세포)를 획기적으로 분화시키는 기술이 개발되었다.
[용어해설] ▲나노표면 : 나노(10-9 m) 수준의 구조를 갖는 표면 (예: 머리카락 두께의 1/1000 크기가 100nm임)
▲췌장베타세포 : 체내 혈당을 낮추는 역할을 담당하는 인슐린을 분비하는 세포

한국연구재단(이사장 정민근)은 미래창조과학부 기초연구사업(개인연구, 선도연구센터), 산업통상자원부 산업융합원천기술개발사업의 지원을 받은 김종훈 교수(고려대), 김동성 교수(포항공대) 공동연구팀이 나노 환경을 이용하여 줄기세포(다양한 종류의 세포로 분화가 가능한 세포)에서 당뇨병 치료에 필수적인 췌장베타세포로 분화시키는 기술을 4배 이상 높이는데 성공했다고 밝혔다.

연구팀은 다양한 크기의 나노 기공을 갖는 표면을 제작하여 연구한 결과, 특히 200나노미터(nm) 크기의 기공 표면에서 췌장베타세포의 분화 효율이 일반적으로 사용되고 있는 평평한 배양접시에서의 7% 수율 대비 31%까지 높아져 약 4배 향상되었다고 밝혔다.

사람들이 포옹 등 스킨십을 하면 도파민이 분비되어 행복한 기분을 느끼며, 심한 외부 자극을 받으면 스트레스 호르몬이라고 알려진 코르티솔이 분비되어 스트레스를 느끼게 된다. 세포 내에서도 이처럼 외부의 기계적 자극에 대해 세포 내부에서 화학적 신호 변화가 일어나는데 나노표면에서의 췌장세포의 분화 또한 이 원리에 의해 일어났다.

연구팀 연구 결과, 세포 외부 환경과 관련된 TAZ 인자 발현은 평면보다 나노구조 상에서 낮아졌고, 췌장세포 분화와 관련된 PDX1인자는 평면보다 향상되었다. 이는 나노구조로부터 발생된 외부 자극이 세포 내부의 TAZ 인자 발현을 억제시키며, 억제된 TAZ 발현은 PDX1 인자의 발현을 증가시켜 췌장세포로의 분화를 향상시키게 된다는 사실을 발견한 것으로 췌장세포 분화와 관련된 일련의 신호 전달 메커니즘을 밝혀낸 것이다.
[ ▲ TAZ : 세포 외부 표면으로부터 전해지는 기계적 신호와 관련된 전사 인자 . ▲PDX1 : 췌장세포로의 세포운명 결정 및 분화에 관련된 전사 인자]

그동안 화학적?생물학적 분화유도 인자를 개발하여 줄기세포로부터 췌장세포로의 분화율을 증가시키려는 시도는 많았으나, 나노표면 구조를 이용한 것은 이번 연구가 처음이다.

김종훈 교수는“이번 연구 성과는 나노 구조를 포함한 세포배양용기를 통해 당뇨 치료를 위한 췌장베타세포의 분화수율을 획기적으로 증가시킨 것으로 생물화학적 세포 분화법에 요구되는 비용을 큰 폭으로 낮추어 향후 당뇨병 치료에 기여할 수 있을 것이다”라고 연구의 의의를 설명했다.
이 연구 성과는 세계적인 학술지 에이씨에스 나노 (ACS Nano)에 3월 22일자에 게재되었다.