대사성 질환(제2형 당뇨)에 의한 비만을 촉진시키는 장(腸) 호르몬의 분비를 빛으로 조절하려는 연구결과가 나왔다.

한국연구재단은 가톨릭대학교 나건 교수 연구팀이 비만 환자에서 지방 축적을 돕는 장 호르몬, GIP를 분비하는 K 세포를 제거하기 위한 표적 광(光)응답제를 개발했다고 밝혔다.

▲ 지방산-광응답제 접합제를 이용한 비만 대사성 질환 광역학 치료 개념도  © 특허뉴스

빛을 받으면 활성산소를 생성하는 광응답제는 활성산소에 의한 산화스트레스로 표적세포를 사멸시키는 광역학치료(PDT)의 주요 소재이다.

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.

▲ 비만·당뇨 생쥐에서 K세포 표적 광응답제에 의한 GIP 분비 억제 효과  © 특허뉴스

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.

이번 연구의 성과는 국제학술지 ‘바이오머터리얼즈(Biomaterials)’에 3월 26일 게재되었다.

▲ 가톨릭대학교 바이오메디컬화학공학과 나건 교수  © 특허뉴스