당뇨병 치료에 있어 새로운 전기가 마련됐다. 특히 주로 비만인 사람에게서 인슐린 저항성에 문제가 생겨 발생하는 제2형 당뇨병을 치료하는 데 보다 근본적인 치료가 가능해질 전망이다.

게다가 체중 및 지방 감소 등으로 대사조절 장애까지 해결할 수 있는 길도 열려 비만에 따른 각종 질병 예방에도 큰 도움이 될 것으로 기대되고 있다.

삼성서울병원은 내분비대사내과(삼성융합의과학원) 이명식·김국환 교수팀, 가천의대 최철수 교수가 세포 기능 및 대사 조절에서 자가포식의 역할에 대한 연구 결과를 이 분야 권위지인 네이처 메디슨 온라인판 최근호에 게재했다고 10일 밝혔다.

이번 연구는 교육과학기술부가 지난 2010년 이명식 교수팀을 글로벌 연구실로 지정하고 연간 5억 원씩 9년간 총 45억 원을 지원하기로 한 프로젝트의 첫 성과물이다.

자가포식은 생명공학 분야에서 새롭게 떠오른 개념으로, 우리 몸의 세포가 통째로 생사를 반복한다는 이해를 뒤집고 세포를 이루는 소기관의 생사에 영향을 받고 있다는 생명공학적 원리다. 

즉, 세포 내 소기관이 사멸과 재생을 반복하면서 세포 전체를 죽게 하거나 재생시키게끔 하는 것이다.

이명식 교수(사진)팀은 현대의학의 새로운 과제로 떠오른 자가포식 분야에서 국내에서 가장 앞서있다는 평가를 받고 있다.

교수팀은 지난 2008년 이미 세포 내 소기관의 자가포식 기능 이상으로 인슐린 분비에 관여하는 베타세포가 정상적으로 재생되지 않아 당뇨병을 유발해 낸다는 사실을 세계에서 처음으로 밝혀냈다.

이명식 교수팀의 이번 네이처 메디슨에 게재한 논문은 이를 한 단계 뛰어 넘어 섰다.

자가포식 이상으로 세포 내 소기관인 미토콘드리아으로부터 분비되는 Fgf21이라는 물질이 그동안 존재할 것이란 추정만 있었을 뿐 누구도 존재 사실을 규명해 내지 못했던 ‘마이토카인(mitokine)’이라는 것을 교수팀이 세계 최초로 확인하는 성과를 거뒀다.

또한 자가포식에 대한 연구 자체가 미진한 상태에서 자가포식의 이상에 따라 분비된 마이토카인이 체내 대사 변화에 관여하고 있다는 점을 밝혀내면서, 대사장애에 따른 각종 질환을 예방하고 치료할 수 있는 단초를 마련했다.

<자가포식 이상에 따른 마이토카인 기능의 개념도 및 설명>

자가포식 이상으로 미토콘드리아가 스트레를 받게되면 마이토카인이라는 물질이 분비돼 체중 감소를 불러오고, 비만과 당뇨병을 막으려는 작용을 하게 된다.

이는 지금까지 사용돼 왔던 당뇨병 치료제와는 전혀 다른 기전인 자가포식 기능을 조절함으로써 당뇨병 치료의 패러다임을 변화시킬 것으로 기대되는 대목이다.

이명식 교수팀의 연구결과에 따르면, 자가포식 기능이 이상 반응을 일으키게 되면 세포내 소기관 중 핵심인 미토콘드리아가 스트레스를 받게 된다.

이때 스트레스를 받은 미토콘드리아는 이에 대한 항진반응으로 마이토카인을 분비하면서 체내대사를 조절하려는 경향을 갖게 되고, 이로 인해 인슐린 저항성을 감소시키고 체중과 지방이 줄어들게 되는 것이다.

자가포식 기능을 인위적으로 조작한 쥐와 그렇지 않은 쥐를 비교한 동물실험에서도 뚜렷한 변화가 확인됐다.

자가포식 기능이 정상인 쥐에 비해 조작을 가한 쥐의 인슐린 저항성은 최대 75% 가량 감소했다. 체중 역시 3분의 1 정도 감량이 이뤄졌고, 지방은 절반 가까이 빠졌다.

마이토카인 분비에 관여하는 자가포식 기능을 조절할 수만 있다면, 앞으로 인슐린 저항성 문제로 생긴 2형 당뇨병 환자에 대한 보다 근본적인 치료가 가능질 수 있다는 의미다.

또 환자 상태에 따라 세포보다 더 작은 단위까지 치료를 할 수 있게 돼 아예 병을 일으키는 원인 또한 조절할 수 있을 것으로 기대되는 대목이다.

뿐만 아니라 발기부전 치료제와 마찬가지로 자가포식 기능 조절 치료제 개발에 따른 부산물로 위 절제 또는 식욕감퇴 및 포만감 향상과 같은 간접적 비만 치료 방식도 전환점을 맞이할 것으로 전망된다는 게 교수팀의 설명이다.

이번 연구 결과 나타난 체중과 지방의 감소가 인체에서도 부작용 없이 구현시키게 되면 고도 비만과 같은 대사증후군 환자에게 실질적이고 직접적인 도움을 줄 수 있다. 

이명식 교수팀이 세계 최초로 밝혀낸 마이토카인은 노화에도 깊은 연관성을 가지고 있을 것이라는 추정 연구도 있었던 만큼, 앞으로의 연구 결과에 따라 노화억제제 개발로도 이어질 수 있는 가능성을 열어두게 됐다. 

이명식 교수는 "자가포식 분야가 병의 근원을 찾아 치료하는 쪽으로 미래 의학의 패러다임 전환을 불러올 것으로 믿는다"면서 "남은 연구를 통해 실제 환자 치료에 쓰일 수 있도록 노력하겠다"고 말했다.