제1형 당뇨병 세포 치료: 기능적 완치에 얼마나 가까워졌을까요?
서론: 처음으로 치료는 혈당 조절 그 이상을 의미합니다.
100년이 넘는 기간 동안 제1형 당뇨병(T1D) 치료는 비교적 간단했습니다.
신체가 인슐린을 생산하지 못하면 인슐린을 보충합니다.
이러한 접근 방식은 1921년 인슐린 발견 이후 수백만 명의 생명을 구했습니다.
하지만 좀 더 자세히 살펴보면 한 가지 중요한 사실이 드러납니다.
우리는 근본적인 질병의 원인을 제대로 해결한 적이 없습니다.
문제는 단순히 인슐린 부족이 아닙니다. 진짜 문제는 면역 체계가 췌장 내 인슐린 생성 베타 세포를 계속해서 파괴한다는 것입니다.
그 결과, 지난 100년간 대부분의 당뇨병 치료법은 췌장 기능을 회복하기보다는 손실된 췌장 기능을 보완하는 데 초점을 맞춰왔습니다.
인슐린 주사든, 인슐린 펌프든, 최신 인공 췌장 시스템이든, 그 목표는 대체로 동일합니다. 즉, 건강한 췌장이 자동으로 수행하는 작업을 신체가 대신하도록 돕는 것입니다.
하지만 오늘날 상황은 바뀌기 시작했습니다.
미국 식품의약국(FDA)이 제1형 당뇨병에 대한 최초의 세포 치료법을 승인했습니다. 줄기세포 유래 췌도 치료법은 놀라운 임상 결과를 보여주고 있습니다. 면역 조절 및 세포 캡슐화 기술의 발전은 불과 10년 전만 해도 상상하기 어려웠던 새로운 가능성을 열어주고 있습니다.
과학자들이 처음으로 진지하게 다른 질문을 던지고 있습니다.
혈당을 관리하는 대신 췌장 기능을 회복시킬 수 있을까요?
제1형 당뇨병에서는 어떤 일이 일어날까요?
췌장은 신체의 자연적인 혈당 조절 중추 역할을 합니다.
췌장 내부에는 랑게르한스 섬이라고 불리는 세포 덩어리가 있으며, 이 섬에는 여러 종류의 특수 세포가 포함되어 있습니다.
가장 중요한 두 가지는 다음과 같습니다.
베타 세포
베타 세포는 인슐린을 생산합니다.
식사 후 혈당이 상승하면 췌장의 베타 세포가 이를 감지하고 인슐린을 분비하여 혈당 수치를 낮춥니다.
알파 세포
알파 세포는 글루카곤을 생성합니다.
혈당 수치가 너무 낮아지면 글루카곤은 간에 신호를 보내 저장된 포도당을 혈액으로 방출하게 합니다.
이러한 세포 집단들은 함께 작용하여 혈당을 건강한 범위 내로 유지하는 엄격하게 조절된 균형을 유지합니다.
하지만 제1형 당뇨병의 경우, 면역 체계가 실수로 베타 세포를 공격하고 파괴합니다.
시간이 지남에 따라 신체는 충분한 인슐린을 생산하는 능력을 잃게 되어 만성 고혈당증과 다음과 같은 심각한 합병증을 유발할 수 있습니다.
심혈관 질환
신부전
신경 장해
시력 상실
환자들의 일상생활이 여전히 그토록 힘든 이유는 무엇일까요?
제1형 당뇨병 환자와 함께 일해 본 경험이 있거나, 제1형 당뇨병을 앓고 있는 사람을 알고 있다면, 이 질병을 관리하는 데 얼마나 많은 노력이 필요한지 금방 알게 될 것입니다.
모든 식사에는 탄수화물 함량 계산이 필요합니다.
운동 시에는 인슐린 투여량을 조절해야 합니다.
질병, 스트레스, 수면의 질, 심지어 예상치 못한 일상 활동까지도 혈당 수치에 영향을 미칠 수 있습니다.
연속혈당측정(CGM) 시스템이나 인슐린 펌프와 같은 현대 기술은 삶의 질을 획기적으로 향상시켰지만, 신체의 자연적인 혈당 조절 메커니즘을 완전히 회복시켜주지는 못합니다.
이것이 바로 연구자들이 보다 근본적인 해결책을 계속해서 찾는 이유입니다.
란티드라: FDA 승인을 받은 최초의 1형 당뇨병 세포 치료제
2023년 미국 식품의약국(FDA)은 란티드라(도니슬레셀)를 승인하여 당뇨병 치료에 있어 역사적인 이정표를 세웠습니다.
란티드라는 FDA 승인을 받은 최초의 1형 당뇨병 세포 치료제입니다.
개념은 비교적 간단합니다.
췌장 소도 세포는 사망한 장기 기증자로부터 분리하여 환자에게 이식합니다.
일부 수혜자에게서는 이식된 세포가 인슐린 생산을 회복시켜 외부 인슐린 투여 필요성을 크게 줄일 수 있습니다.
심각한 저혈당 무감각증을 앓는 환자들에게 이는 삶을 완전히 바꿔놓을 수 있습니다.
하지만 란티드라는 또한 수십 년 동안 췌도 이식에 어려움을 초래해 온 두 가지 주요 한계점을 지적합니다.
장기 기증자가 부족합니다.
수혜자는 장기간 면역억제 치료를 받아야 합니다.
결과적으로, 기증자 유래 췌도 이식은 더 넓은 제1형 당뇨병 환자 집단에 적용하기 어려운 것으로 남아 있습니다.
Vertex VX-880: 바이오 기술 업계가 주목하는 이유
란티드라가 중요한 이정표를 세웠지만, 생명공학 업계 전반에서 가장 큰 관심을 불러일으키는 치료제는 버텍스의 VX-880입니다.
이 아이디어는 췌도 이식에서 가장 큰 과제 중 하나를 해결합니다.
장기 기증에 의존하는 대신 인슐린을 생산하는 세포를 만들어낼 수 있다면 어떨까요?
VX-880은 다능성 줄기세포를 기능성 췌장 소도세포로 분화시켜 환자에게 이식하는 치료법입니다.
초기 임상 데이터는 고무적인 결과를 보여주고 있습니다.
몇몇 환자들이 측정 가능한 인슐린 분비량을 회복했습니다.
많은 사람들이 인슐린 필요량을 크게 줄였습니다.
일부는 인슐린 없이 생활하는 기간을 경험하기도 했습니다.
이러한 연구 결과의 중요성은 임상적 성능을 넘어섭니다.
줄기세포 유래 췌도 치료법은 처음으로 확장 가능한 대체 세포 공급원을 제공하여 당뇨병 치료에 대한 우리의 생각을 혁신적으로 바꿀 가능성을 제시합니다.
이로 인해 많은 연구자와 임상의들이 한때는 비현실적이라고 여겨졌던 개념에 대해 논의하게 되었습니다.
기능적 치료.
여전히 상당한 난관이 남아 있지만, 체내 인슐린 생산을 회복할 가능성은 더 이상 순전히 이론적인 이야기가 아닙니다.
가장 큰 어려움은 세포 생산이 아닙니다.
많은 사람들은 베타 세포를 충분히 생성하는 것이 가장 큰 과제라고 생각합니다.
실제로 세포를 생산하는 것은 절반의 성공일 뿐일지도 모릅니다.
제1형 당뇨병을 유발한 자가면역 과정은 여전히 존재합니다.
새로 이식된 세포는 환자의 원래 베타 세포를 제거했던 것과 동일한 면역 기전에 의해 공격받고 파괴될 수 있습니다.
이는 중요한 질문을 제기합니다.
이식된 세포를 면역 거부 반응으로부터 어떻게 보호할 수 있을까요?
세포 캡슐화: 세포에 보호막을 제공하다
이 질문은 세포 캡슐화 기술의 발전을 이끌었고, 저는 코넬 대학교 재학 시절 이 분야에 깊은 관심을 갖게 되었습니다.
그 아이디어는 훌륭하다.
치료용 세포를 반투과성 생체재료 장벽 내에 캡슐화합니다.
이 장벽은 다음을 허용합니다:
산소가 들어가다
섭취해야 할 영양소
포도당이 안쪽으로 확산됩니다
인슐린이 바깥쪽으로 확산되도록
동시에 다음과 같은 기능을 차단합니다.
면역 세포
항체
염증 매개체
이론적으로 캡슐화는 이식된 세포가 면역 공격에 직접 노출되지 않고 생존하고 기능할 수 있도록 해줍니다.
대표적인 예로는 코넬 대학교의 밍린 마 교수 연구실에서 개발한 나노섬유 기반 캡슐화 장치(NEEDs)를 들 수 있습니다.
하이드로겔 소재에 강화 나노섬유를 통합함으로써, 이 시스템은 기계적 안정성, 장기 내구성 및 회수성을 향상시킵니다.
상당한 공학적 난제가 남아 있지만, 세포 캡슐화는 제1형 당뇨병에서 지속적인 세포 치료를 달성하기 위한 가장 유망한 전략 중 하나로 남아 있습니다.
인공 췌장 시스템이 세포 치료를 대체할까요?
세포 치료가 유일한 해결책은 아닙니다.
인공 췌장 시스템은 지난 10년 동안 엄청난 발전을 이루었습니다.
예시로는 다음과 같은 것들이 있습니다.
옴니포드 5
메드트로닉 미니메드 780G
탠덤 컨트롤-IQ
이러한 시스템은 다음을 결합합니다.
연속 혈당 모니터링
인슐린 펌프
자동 제어 알고리즘
폐쇄형 혈당 관리 시스템을 구축하기 위해.
많은 환자들에게 인공 췌장 기술은 가장 실용적인 단기 해결책이 될 수 있습니다.
하지만 세포 치료와는 달리 이러한 시스템은 여전히 외부 장치와 지속적인 유지 관리에 의존합니다.
세포 치료의 궁극적인 목표는 다릅니다.
췌장 기능을 기술로 대체하는 것이 아니라, 신체의 자연적인 혈당 조절 능력을 회복하는 것이 목표입니다.
이러한 이유로 인공 췌장 시스템과 세포 치료법은 경쟁적인 접근법이라기보다는 상호 보완적인 접근법일 가능성이 높습니다.
LuTra Studio의 관점: 드디어 치료법에 가까워지고 있는 걸까요?
지난 20년간의 혁신을 되돌아보면, 가장 중요한 변화는 단 하나의 기술적 돌파구가 아니라고 생각합니다.
이는 우리가 질병 자체에 대해 생각하는 방식의 변화입니다.
오랫동안 가장 중요한 질문은 다음과 같았습니다.
인슐린을 더욱 효과적으로 투여하는 방법은 무엇일까요?
오늘날, 그 질문은 다음과 같이 바뀌었습니다.
췌장 기능을 어떻게 회복할 수 있을까요?
이식된 세포를 어떻게 보호할 수 있을까요?
어떻게 하면 이러한 치료법을 확장 가능하고 접근하기 쉽게 만들 수 있을까요?
줄기세포 공학 및 면역 조절에서부터 생체 재료 및 중개 의학에 이르기까지 여러 학문 분야가 공통의 목표를 향해 수렴하고 있습니다.
이러한 융합은 제1형 당뇨병이 재생 의학 및 세포 치료 분야에서 가장 주목받는 응용 분야 중 하나가 된 이유 중 하나입니다.
제1형 당뇨병이 완치되었다고는 말할 수 없을지도 모릅니다.
하지만 10년 전과 비교해 보면, 우리는 분명히 그 어느 때보다 목표에 가까워졌습니다.
참고 자료
Shapiro AMJ 등. 글루코코르티코이드를 사용하지 않는 면역억제 요법을 이용한 제1형 당뇨병 환자 7명에서의 췌도 이식. 뉴잉글랜드 의학 저널. 2000.
An D et al. 세포 치료를 위한 견고한 하이드로겔 기반 나노섬유 캡슐화 장치 개발. 생체재료. 2015.
An D et al. 제1형 당뇨병의 잠재적 치료를 위한 회수 가능하고 확장 가능한 세포 캡슐화 장치 설계. PNAS. 2018.
Wang Z 외. 하이브리드 패치를 이용한 인슐린과 글루카곤의 이중 자가 조절 전달. PNAS. 2020.
FDA, 제1형 당뇨병 환자 치료를 위한 최초의 세포 치료법 승인. 2023년.
버텍스 파마슈티컬스. VX-880 임상 프로그램 업데이트. 2024~2026년.
미국당뇨병협회. 당뇨병 관리 표준. 2026.
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