오럴 인슐린 개발의 성공사례

세계적으로 식사문화의 향상으로 인하여, 당뇨병환자가 기하급수적으로

증가하고 있습니다.   당뇨병은 췌장에서 인슐린을 분비하지 않거나, 비정상인슐린을 분비할 때에, 혈당이 높아지는 만성질병입니다.  인슐린은 인체에서 흡수한 혈당을 세포안으로 안내해 주는 파트너입니다.  그러므로, 인슐린이 없거나 비정상형태가 되면, 혈당이 아무리 높아도 세포로 들어갈 수 없습니다.  그래서,  당뇨병환자들은 하루에 두서너번씩 인슐린을 피하주사로 맞아야하는 합니다.

스템과학원에서 지난 가을에 시작한 당뇨병연구가 성공적으로 마무리되어, 미국약학회에서 포스터로 발표하게 되었습니다. 스템과학원의 당뇨병 연구팀은 매주 토요일 3 시간씩 연구하며 공부하면서, 당뇨병 연구에 관한 논문을 읽고, 서로 토론하며, 필요한 화학물질을 결정하고, 동물실험에 필요한 기술들을 섭렵합니다.

스템과학원 당뇨병연구팀은 주사로만 맞아야 하는 인슐린을 어떻게 먹는 인슐린으로 개발할 수 있는지에 관한 논문과 문제점들을 공부하고, 어떤 물질을 사용하고 처리하여 진행할 것인지의 연구방향을 정했습니다. 인슐린에 어떤 화학물질을 혼합하여 피상조직을 통해서 전달하면, 어느정도의 인슐린이 순화계통으로 흡수되어, 혈당수치를 떨어뜨립니다.

연구팀은 비생체(In Vitro)연구로 발표된 논문에서 얻은 데이타를 검토하여, 처음에 여덟가지의 화합물을 선택했습니다. 이렇게 선택된 화합물을 인슐린과 함께 혼합하여, 흰쥐의 직장안으로 조심스럽게 주입했습니다. 그후, 정해진 시간에마다 소량의 혈액을 채취하여 혈당을 측정했습니다.

이와같이 얻어진 데이타를 사용하여, 연구팀은 일련의 화합물이 인슐린을 혈액속으로 들어갈 수 있도록 하는 인자와 메카니즘이 무엇인지를 연구합니다.  생체모델 (In Vivo)에서 얻은 데이타가 비생체모델에서 얻은 데이타와 일치하는지, 일치하지 않는지를 찾아내는 것을 중요합니다.

왜냐하면, 많은 의학 및 약학과학자들은 비생체모델이 생체모델의 여러가지 현상을 예측할 수 있을 것으로 믿고 데이타를 발표하고 있습니다. 하지만, 비생체모델에 비하여 생체모델은 훨씬 복잡하여, 어떤 단순한 이론으로 예상하거나 결론내리기는 쉽지 않습니다.  인슐린 연구는 먼저 포지티브 컨추럴과 네가티브 컨추럴 실험으로 시작했습니다.

포지티브 컨추럴이란, 최대한의 효과를 만들어 보는 것입니다. 예를들어, 본실험에서는 인슐린을 증류수에 녹여서, 근육주사로 투여했습니다.  즉, 혈액중의 인슐린농도를 높게 하여, 이에 반응해서 혈당이 어느정도 떨어지는지를 측정하였습니다. 실험결과 예상한대로 최대 50%의 혈당이 떨어졌습니다.  네가티브 컨추럴로는 전달촉진 화합물을 혼합하지 않고, 인슐린만 직장으로 주입했을 때에는 혈당의 하강효과를 전혀 발견하지 못했습니다.

이번에는 동일한 인슐린에 전달촉진 화합물A를 낮은농도 (5mg/kg)와 높은 농도(15 mg/kg)를 혼합하여 직장으로 전달하였을 때에, 혈당의 하강효과를 확인할 수 있었습니다. 낮은 농도에서는 12%, 높은 농도에서는 28%의 혈당하강을 얻을 수 있었습니다. 이 실험에 의해서, 연구팀은 높은 농도, 즉 15 mg/kg 전달촉진 화합물가 적절한 농도라는 사실을 알아 낼 수 있었습니다.

세번째의 연구에서는 동일한 계열의 화합물을 탄소의 숫자나 반응그룹에 따라서, 결정된 8 개를 선택하였습니다. 화합물 B, C를 전에 얻은 예비실험에서 얻은 수치 15 mg/kg전달촉진 화합물을 인슐린과 합하여 실험하였습니다. 이러한 실험을 통해서, 어떤 화학물질은 인슐린과 약한 결합을 이루어, 소장에 이르기까지 에스코트한 다음에 피상조직을 통과할 수 있도록 돕는다는 사실을 발견했습니다.

이와같이 훈련된 학생들은 전문가로서의 경력뿐아니라, 에세이, 인터뷰, 추천서등에서 월등한 지원서 및 이력서를 준비할 수 있습니다.  스템과학원의 연구 프로그램은 롤링어드미션으로 진행되고 있어서, 일년중 언제든지 담당 교수의 인터뷰를 통하여 연구를 시작할 수 있습니다.

통계학적으로 볼 때에 과학을 좋아하는 학생들중의 90% 이상은 결국 과학분야를 전공하게 되고 과학분야에 종사합니다. 그래서, 일찍 시작하는 리서치 경력은 학생들의 일생동안 필요한 이력을 만들어 주는 역할을 합니다.  특히, 과학분야의 전문가나 교수가 되고자하는 학생들에게 리서치 경력의 중요성은 아무리 강조해도 지나치지 않습니다.

중고등학생에서 대학생, 심지어, 기성 과학자들에게까지, 학회에 발표한 초록과 포스터와 논문발행기록들은 일생동안 이력서에 기록합니다.  고등학교와 대학교의 GPA가 아무리 중요해도, 졸업하고 취직할 때에는 기록하지 않습니다. 하지만, 데이타발표 학회발표나 논문발표와 같은 전문과학자로서의 활동은 심사위원이나 인터뷰하는 과학자의 눈에 확실한 아이캐칭 요소로 작용하게 마련이다.

* Oral Insulin Delivery; Existing Barriers

* Oral Insulin Delivery in a Physiologic Context