바이오인

전기 자극에 의한 유전자 스위치로 작동하는 인슐린 임플란트

BioINwatch(BioIN+Issue+Watch): 23-65

■ 최근 전기적 자극을 통해 특정 유전자를 켜서 생물학적 과정을 제어하는 ‘전기적-유전적 인터페이스’에 대한 연구결과가 발표

○ 세포 내 중요한 신호 분자이자 유전자 발현의 조절자로 기능하는 활성 산소종(reactive oxygen species, ROS)의 작용 원리를 이용하여 인슐린 유전자 발현을 유도

- ROS는 대사과정 중에 자연적으로 발생하는 것이 일반적이나, 세포에 직접 전류를 가해서 생성 가능

○ 연구팀은 ROS에 반응하여 작동하는 합성 프로모터 서열 뒤에 인슐린 유전자를 배치한 리프로그래밍 세포를 제작

- 합성 프로모터 서열은 산화 스트레스 조건하에서 항산화 단백질 발현을 유도하는 반복적인 항산화 반응 서열로 구성

○ ROS 생성을 위해 세포에 약한 전류를 가하자 인슐린 유전자의 발현이 증가하는 것을 in vitro 실험을 통해 관찰

- 방출되는 인슐린의 양은 전류를 가하는 시간과 강도에 비례하나, 일정 수준 이상을 넘어갈 경우 세포의 생존률과 인슐린 발현량이 급감

■ 연구팀은 마우스 in vivo 실험을 통해서도 인슐린 임플란트가 제대로 기능하는 것을 확인

○ 위와 같이 리프로그래밍된 인간세포를 미세캡슐에 넣어 고혈당이 있는 마우스에게 이식한 후,

- 전기장치와 니들을 사용하여 피부 바로 아래 있는 미세캡슐에 전류를 전달

○ 이식된 미세캡슐 내 세포에 전기 자극이 전달되었을 때 마우스의 혈중 인슐린 수치가 증가했으며 혈당 수치가 정상 수준으로 변화

- in vitro 실험과 같이 방출되는 인슐린의 양은 전류를 가하는 시간과 강도에 비례했으며, 주변 조직에는 별다른 영향을 미치지 않는 것을 확인

...................(계속)

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