- 지방축적 돕는 세포 찾아가는 광(光)응답제 설계....비만·당뇨 생쥐에서 효과 확인
대사성 질환(제2형 당뇨)에 의한 비만을 촉진시키는 장(腸) 호르몬의 분비를 빛으로 조절하려는 연구결과가 나왔다.
한국연구재단(이사장 노정혜)은 나건 교수(가톨릭대학교) 연구팀이 비만 환자에서 지방 축적을 돕는 장 호르몬, GIP※를 분비하는 K 세포를 제거하기 위한 표적 광(光)응답제를 개발했다고 밝혔다.
빛을 받으면 활성산소를 생성하는 광응답제는 활성산소에 의한 산화스트레스로 표적세포를 사멸시키는 광역학치료(PDT)의 주요 소재이다.
※ GIP(Gastric inhibitory polypeptide) : 십이지장 내 지방 및 탄수화물 존재에 반응하여 분비되는 장 호르몬. 십이지장을 덮고 있는 K세포에 의해 분비.
주로 종양세포 제거에 이용되던 광역학치료를 호르몬 분비 세포 제거를 통한 비만 대사성질환에 접목하려는 시도로, 내시경으로 원하는 부위에만 국소적으로 빛을 조사(照射), 정상세포의 손상을 줄일 실마리가 될 것으로 기대된다.
비만 및 당뇨 환자에서 식후혈당을 높이고 지방축적을 돕는 GIP는 비만 대사성질환 치료를 위한 표적이 될 수 있지만 현재 임상적으로 사용되는 GIP 억제 약물은 없다.
연구팀은 K 세포에만 특이적으로 결합하는 지방산을 광응답제에 접합, K 세포를 선택적으로 제거할 수 있는 표적 광응답제를 설계했다.
GIP 분비를 돕는 십이지장 표면의 K 세포를 찾아가 산화스트레스가 되는 활성산소를 생성시킬 수 있도록, K 세포 표면의 수용체에 결합할 수 있는 지방산을 접합한 것이다.
실제 생쥐모델에서 지방산이 없는 광응답제에 비해 지방산이 접합된 표적 광응답제는 K 세포가 많은 십이지장으로 3배나 더 많이 축적된 것으로 확인되었다.
십이지장 표면을 태워 K 세포를 제거하는 방식인 십이지장 점막 재표면술(duodenal mucosal resurfacing)이 이용되고 있지만, 내시경을 통해 빛을 쬐는 보다 안전한 방식으로 GIP를 분비하는 세포를 사멸시킬 수 있다는 가능성을 제시하였다.
연구팀은 고지방 식단으로 유도된 비만 및 당뇨 생쥐에 광응답제를 투여하고 십이지장에 빛을 쬐어 표적 광응답제의 작용을 확인하였다.
표적 광응답제로부터 생성된 활성산소가 K세포를 사멸시켜 혈장 내 GIP 농도가 낮아지고, 생쥐의 몸무게 및 지방량이 감소한 것을 확인하였다.
과학기술정보통신부·한국연구재단이 추진하는 기초연구지원사업(중견연구·기초연구실)의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 국제학술지‘바이오머터리얼즈(Biomaterials)’에 3월 26일 게재되었다.
(그림1) 지방산-광응답제 접합제를 이용한 비만 대사성 질환 광역학 치료 개념도
비만 및 당뇨 환자의 식후 혈당 증가 및 지방 축적에 관여하는 장 호르몬인, GIP의 분비를 줄이기 위한 광역학 치료에 대한 모식도이다. GIP를 분비하는 K 세포를 사멸시키기 위해, K 세포에만 특이적으로 결합할 수 있는 지방산을 광응답제에 접합한 표적 광응답제를 개발하였다. 광응답제 투여 후 십이지장에 빛을 조사하면 광응답제로부터 생성되는 활성산소가 K 세포를 사멸시켜 결과적으로 GIP 분비를 억제한다.
(그림2) 비만·당뇨 생쥐에서 K세포 표적 광응답제에 의한 GIP 분비 억제 효과
K 세포 표적 광응답제(지방산-광응답제)와 비표적 광응답제를 고지방 식이로 유도된 비만·당뇨 생쥐에 투여하였다. 표적 광응답제를 투여한 생쥐 실험군에서 K 세포가 많은 십이지장으로의 표적 효과가 확인되었다. 이에 빛을 조사하자 생쥐의 혈장 GIP 농도 감소, 지방량과 몸무게 감소 및 인슐린 농도 증가를 확인하였다.
