매일 인슐린을 주사하는 것은 고통스럽고 불편하기 때문에 과학자들은 주사를 맞지 않고도 당뇨병을 치료할 수 있는 임플란트를 개발하고 있습니다. 새로운 임플란트는 이식된 섬 세포에 영양분을 공급하기 위해 산소를 생성하기 때문에 특히 유망해 보입니다.
대부분의 사람들의 경우, 췌장 섬 세포는 적절한 혈당 수치를 유지하는 데 필요한 인슐린을 생산합니다. 불행하게도 제1형 당뇨병 환자의 면역 체계는 이러한 세포를 파괴하므로 인슐린을 수동으로 혈류에 주입해야 합니다.
인슐린 주사의 한 가지 대안은 시체에서 추출하거나 줄기 세포에서 파생된 섬 세포를 이식하는 것입니다. 이것이 많은 경우에 효과가 있지만 환자는 이러한 세포가 거부되는 것을 방지하기 위해 평생 면역억제제를 복용해야 합니다.
과학자들은 숙주의 면역 체계로부터 세포를 보호하면서도 이 세포에서 생성된 인슐린이 혈류로 확산되도록 허용하는 작고 유연한 임플란트에 섬 세포를 포장하려고 시도했습니다. 그러나 이러한 임플란트는 생명을 유지하는 산소가 세포 안으로 들어가는 것을 방지하기도 하는데, 이는 세포가 오래 살지 못한다는 것을 의미합니다.
일부 임플란트는 미리 채워진 산소실이나 산소를 생성하는 화학 약품을 통합하여 이러한 결핍을 해결합니다. 그러나 시간이 지남에 따라 산소와 시약이 고갈되므로 임플란트를 교체하거나 다시 채워야 합니다.
MIT와 보스턴 아동병원 팀은 최근 장기적인 대안을 추구하는 새로운 장치를 개발했습니다.
이 장치에는 수십만 개의 섬 세포와 수증기(인체에서 자연적으로 발견됨)를 수소와 산소로 분리하는 양성자 교환막이 들어 있습니다. 수소는 무해하게 확산되는 반면 산소는 임플란트의 보관실로 들어갑니다. 저장실의 통기성 막은 산소가 섬 세포가 들어 있는 저장실로 흐르도록 합니다.
수증기 분해를 유발하려면 외부 자기 코일에서 임플란트 안테나로 무선으로 전송되는 작은 전압이 필요합니다. 코일은 이식 부위 바로 옆의 환자 피부에 부착될 수 있습니다.
당뇨병이 있는 쥐를 대상으로 한 실험에서 한 그룹에는 피부 아래에 완전한 산소 생성 장치를 이식했고, 다른 그룹에는 췌장 섬 세포만 포함된 비산소 생성 장치를 이식했습니다. 설치류의 두 그룹 모두 처음에는 잘 했지만, 산소를 공급받지 않은 그룹에서는 약 2주 이내에 고혈당증이 발생했습니다.
현재 계획은 더 큰 동물을 대상으로 실험을 수행한 다음 인간을 대상으로 임상 실험을 수행하는 것입니다. 이 기술은 다른 질병을 치료하기 위한 다른 유형의 치료 단백질을 생산하는 데에도 사용될 수 있을 것으로 기대됩니다. 실제로 이 장치는 적혈구 생성을 자극하는 단백질인 에리스로포이에틴의 세포 생성을 지원하는 데 사용되었습니다.
MIT 교수이자 이번 연구의 수석 저자인 다니엘 앤더슨(Daniel Anderson)은 “다양한 질병을 앓고 있는 환자들은 외인성 단백질 섭취가 필요하며 때로는 매우 자주 필요합니다.”라고 말했습니다. "격주로 주입해야 하는 필요성을 장기적으로 작동하는 단일 임플란트로 대체할 수 있다면 많은 환자에게 정말 도움이 될 수 있다고 생각합니다."