줄기 세포를 사용하여 생쥐에서 치료가 된 제1형 당뇨병

줄기 세포를 사용하여 생쥐에서 치료 된 제 1 형 당뇨병

Written by Ana Sandoiu on February 26, 2020 - Fact checked by Paula Field

 

새로운 연구는 혁신적인 기술을 사용하여 인간 줄기 세포를 인슐린을 생산하는 베타 세포로 훨씬 효과적으로 변환합니다. 인슐린을 생산하는 세포는 생쥐에서 '신속하게 치료된' 제 1 형 당뇨병을 만들었고 그 혜택은 9 개월 동안 지속되었습니다.

 

2018 년 미국에서 187,000 명의 어린이와 청소년이 제 1 형 당뇨병을 앓고 있었습니다.

 

질병 통제 예방 센터 (CDC)와 같은 통계에 따르면 20 년이 넘은 140 만 명의 사람들이 인슐린으로 상태를 관리하고 관리합니다.

 

제 1 형 당뇨병에서, 불완전한 자가 면역 반응은 면역계가 췌장 내의 인슐린-생성 베타 세포를 공격하고 파괴하게 한다.

 

이전의 연구는 인간 다능성 줄기세포(hPSC)가 제 1 형 당뇨병에 대한 잠재적인 치료 수단으로서 지적되었다.

 

만능 줄기 세포는 실험실 배양에서 자가 재생 될 수 있고 다양한 세포 유형으로 분화 될 수 있기 때문에 치료적 관점에서 연구자에게 매력적인 옵션이다.

 

연구원들은 이전에 hPSC를 사용하여 인슐린 생산 베타 세포를 만들었습니다. 그러나 그들은 제 1 형 당뇨병을 치료 할만큼 효과적으로 그렇게 할 수 없었습니다.

 

세인트루이스에 있는 워싱턴 대학교 의과 대학 의학 및 생의학 공학 조교수인 Jeffrey R. Millman 박사는 새로운 연구의 주요 연구자로서, 이러한 이전의 장애물을 극복했습니다.

 

그는 지금까지 과학자들의 진보를 중단시킨 도전들을 설명합니다. "인간 줄기 세포를 인슐린을 생산하는 베타 세포 또는 뉴런 또는 심장 세포로 변형하려고 할 때 흔히 발생하는 문제는 원하지 않는 다른 세포도 생산한다는 것입니다."

 

"베타 세포의 경우 다른 유형의 췌장 세포 또는 간 세포를 얻을 수 있습니다." 이러한 불필요한 (또는“표적 외”) 세포를 이식해도 해가 되지는 않지만 Millman은 세포를 더 많이 만들면 치료적으로 유용한 세포의 수를 상쇄한다고 설명합니다.

 

그는“표적 외 세포가 많을수록 치료학적으로 관련성이 적은 세포는 적다”고 말했다.

 

“당뇨병 환자를 치료하려면 약 10 억 개의 베타 세포가 필요합니다. 그러나 여러분이 만드는 세포의 4 분의 1이 실제로 간 세포 나 다른 췌장 세포라면 10 억 개의 세포가 필요하지 않고 1 억 2 천 5 백만 개의 세포가 필요합니다. 병을 치료하는 것을 25 % 더 어렵게 만듭니다.”

 

그러나 새로운 연구는 이 문제를 우회한 혁신적인 기술을 사용했습니다. 그 결과는 Nature Biotechnology 저널에 실렸다.

 

최첨단 줄기 세포 기술

 

새로운 기술은 hPSC의 세포 골격 (또는 내부 "거푸집")을 표적화 하여 이들의 분화를 췌장 세포로 향하게 한다.

 

세포 골격 (cytoskeleton)은 세포의 모양을 유지하고 세포가 움직이고, 분열하고, 번식 할 수 있는 기계적 지지를 제공하는 구조입니다. 이 구조를 대상으로 연구자들은 관련성이 적은 세포를 적게 만들고 혈당을 조절하는 데 도움이 되는 보다 기능이 우수한 세포를 만들 수 있습니다.

 

Millman은 이 접근 방식의 참신함을 설명하면서 “이 방식은 근본적으로 다른 완전히 다른 접근 방식입니다.”라고 말합니다.

 

“이전에는 다양한 단백질과 인자를 확인하고 세포에 뿌려서 어떤 일이 발생하는지 확인했습니다. 신호를 더 잘 이해 했으므로 그 과정을 덜 무작위로 만들 수 있었습니다.”

 

줄기 세포는 심각한 당뇨병을 '빠르게 치료'

 

Millman과 팀은 hPSC에서 분화 된 베타 세포의 "섬 크기의 응집체"를 제 1 형 당뇨병을 가진 마우스로 이식했습니다.

 

췌장 소도는 췌장에 위치한 세포 그룹입니다. 이들 세포 중 일부는 인슐린-생성 베타 세포이다.

 

이 이식 절차는“생쥐의 심한 기존 당뇨병을 급격히 역전시켰다”고 논문에 저자들은 썼습니다. 새로운 줄기 세포 프로토콜은“마우스의 기존 당뇨병을 빠르게 치료할 수 있다”고 강조했다.

 

반전은 인간 소도와 유사한 속도로 발생하였고, 정상 혈당 조절은 9 개월 이상 유지되었다.

 

"우리는 더 많은 베타 세포를 만들 수 있었고, 그 세포는 생쥐에서 더 잘 기능했으며, 그 중 일부는 1 년 이상 완치 된 상태입니다."

– 제프리 밀만

 

주요 조사관은 매우 중요한 결과를 계속 보고합니다.

 

“이 쥐들은 혈당 수치가 1 밀리그램 당 500 밀리그램 (mg / dL) 이상인 사람에게 치명적일 수 있는 혈당 수치가 매우 심한 당뇨병을 앓고 있었으며, 2 주 이내에 쥐에게 인슐린 분비 세포를 주었을 때 혈당 수치가 정상으로 돌아 왔고 몇 달 동안 그 상태를 유지했습니다.”

 

그러나 연구원은 또한 연구가 인간을 도울 수 있기 전에 따라야 할 몇 가지 단계가 더 있다고 설명했다.

 

첫째, 연구자들은 더 큰 동물에서 세포를 테스트 한 다음 새로운 기술을 자동화하여 1 형 당뇨병을 가진 수백 만의 사람들에게 필요한 수십억 개의 세포를 생산할 수 있는 방법을 찾아야 합니다.