가톨릭대학교 서울성모병원 췌도이식팀(내분비내과 윤건호·이승환·양혜경· 외과 홍태호 · 영상의학과 최병길 교수)이 당뇨병을 앓고 있는 박찬홍(남성, 60세)씨 에게 뇌사자의 췌도를 단독으로 이식 후 인슐린 투여를 중단해 당뇨병을 완치시키는데 성공했다.

국내처음으로 2013년 다른 사람의 췌도를 이식하는 동종췌도이식 후 2전 3기, 3번째 만에 당뇨병 환자에서 인슐린 중단에 성공하는 쾌거를 이뤘다.

박 씨는 30년 전 제1형 당뇨병을 진단받아 하루 4회 인슐린을 주사하고 하루 7회 이상 혈당을 측정하며 지냈다. 철저한 관리에도 불구하고 생명을 위협하는 심각한 저혈당 및 저혈당 무감지증이 반복적으로 발생하여, 2008년부터 췌도이식을 위해 대기하던 중이었다.

이식팀은 11월 11일 뇌사자의 기증췌장에서 이식에 적합한 고순도 췌도를 분리해 환자의 간문맥 내로 이식을 진행하였다. 환자는 동종췌도 단독이식 후 합병증 없이 퇴원하였으며, 기존에 사용하던 인슐린(하루 총 30~50단위)을 모두 중단하고도 정상 혈당을 유지하고 있다. 일반적으로 췌도 이식 후 인슐린을 모두 중단하기 위해서는 2~4회의 반복이식이 필요하나, 이번처럼 하나의 기증 췌장에서 분리된 췌도를 1대1로 이식하여 인슐린을 중단한 경우는 해외에서도 매우 드문 경우이다.

국내에서는 주로 환자 자신의 세포에서 이식하는 자가췌도이식 혹은 신장 이식 후 다른 사람 췌도를 받는 동종췌도이식을 시행해 왔고, 췌도만을 단독으로 이식하는 동종췌도 단독이식은 드물다.

이는 서울성모병원 선도형면역질환융합연구사업단(사업단장 양철우)과 세포치료센터(센터장 조석구)가 췌도이식 및 이식법 개선을 위한 다학제간 연구를 지속한 결과로, 진료형 세포치료센터 외래를 개설하여 실제 당뇨병 환자에 치료법을 적극 적용한 성과이다.

한편 2013년 국내 첫 동종췌도 단독이식결과는 학술지 ‘The Korean Academy of Medical Sciences(JKMS)’ 7월호에 보고되었다. 사례자는 59세 여성 당뇨환자로 저혈당에 노출되었으나 증상을 느끼지 못하는 상태인 저혈당 무감지증으로 두 차례 응급실에 실려간 적이 있었다. 뇌사자의 췌도를 분리하여 이식을 진행한 후 자체적인 인슐린 분비가 가능해져, 심각한 고혈당과 저혈당의 빈도가 확연히 감소하였으며, 저혈당 무감지증이 완전히 호전되었다.

당뇨병은 췌장의 췌도 세포에서 분비되는 호르몬인 인슐린이 부족하거나 없는 경우 발생하는 병이다. 당뇨병 조절을 위해, 부족한 인슐린의 분비를 강화시켜주거나 인슐린 저항성을 개선시키는 약제 등이 사용된다.

또한 제1형 당뇨병, 일부 제2형 당뇨병 혹은 수술 등으로 췌장이 없어 인슐린 분비능이 현격히 저하된 경우, 외부에서 인슐린을 주사하는 치료가 절대적으로 필요하다.

하지만 철저히 생활 습관을 조절하고 인슐린을 규칙적으로 투여함에도 불구하고, 일부에서는 극심한 저혈당과 고혈당이 반복되어 고통받는 환자들도 있다. 더 나아가 반복적으로 저혈당에 노출되면 저혈당 무감지증이 발생하여, 본인도 모르는 사이에 의식을 잃고 응급실로 실려오는 경우도 있어, 혈당 조절에 어려움이 크다.

췌도이식이란 뇌사자의 공여 췌장에서 인슐린을 분비하는 건강한 췌도세포만을 분리하여 당뇨병 환자의 간문맥에 주입하여 당뇨병을 완치하는 치료법이다. 생리적인 인슐린 분비가 가능하기 때문에 저혈당 발생이 줄거나 없어지고 혈당이 안정화된다. 또한 기타의 장기이식에 비하여 전신 마취 없이 중재시술을 통하여 이루어지기 때문에 부담이 덜하다는 장점이 있다.

하지만 타인의 세포를 이식하기 때문에, 면역억제제를 사용해야한다는 한계가 있다. 면역억제제 중 많은 약제가 혈당을 상승 시키는 부작용이 있고, 이식된 췌도 세포에 해로운 영향을 줄 위험이 있어, 당뇨병 환자에게는 큰 부담이 아닐 수 없다.

췌도이식의 두 번째 제한점은 췌도 공급원 부족이다. 췌도이식은 고형장기이식과는 달리 반복이식이 필요하며, 생체이식이 불가능하고 오직 뇌사자의 췌도를 이식해야하기 때문에 그 대상자가 한정적이다. 뇌사자의 췌장을 확보했다고 하더라도, 분리된 췌도의 수량이 일정 수준에 도달하지 못하면 이식을 진행하지 못하고 모두 폐기해야하기 때문에 전세계적으로 수요 대비 공급이 5%미만이다.

이식팀은 이러한 면역억제제 사용 및 장기부족의 한계를 극복하기 위해 동물의 췌도 세포를 면역보호막으로 둘러싸 이식하는 연구를 진행하였고, 기존의 캡슐에 비해 생체적합성이 높은 캡슐을 개발하여 동물모델(쥐, 개)에 성공한 결과도 국제학술지 Transplantation 10월호에 발표했다.

췌도이식 시 발생할 수 있는 거부반응을 최소화하기 위하여 췌도를 캡슐안에 탑재하여 이식 췌도의 수명을 연장시키고 면역보호막으로 둘러싸 기존 췌도이식과 달리 면역억제제를 복용하지 않는 큰 장점의 신의료기술이다.   이식팀은 키토산-알긴산 캡슐을 제작하여 소동물(쥐), 중동물(비글견)에 이식 후 1년 이상 관찰했다.

돼지의 췌도를 분리하여 당뇨병이 유발된 쥐에 이종캡슐화췌도 이식결과 면역억제제 없이도 1년 이상 정상 혈당을 유지하였다.   또한 당뇨병이 유발된 비글견에 캡슐 동종 췌도를 이식한 결과, 총 3마리의 비글견에서 이식 후 최장 231일까지 인슐린 없이 정상 혈당을 유지했다.

이는 당뇨병 중동물 모델에서 이식 후 인슐린 없이 유지시킨 기록으로는 전 세계적으로 가장 긴 기간이다. 이식 후 1년이 지난 시점에서 복강 내를 관찰하였을 때, 캡슐이 주변 조직에 유착되지 않고 자유롭게 복강내에 떠다니는 것을 확인할 수 있어서, 생체적합성의 우수성도 재확인 했다.

이렇게 우수한 생체적합성을 보이는 캡슐을 췌도이식에 사용하게 되면, 당뇨병 환자가 면역억제제 없이도 이식 받을 수 있게 되어, 현재 당뇨병 원숭이를 이용한 추가적인 연구를 진행하고 있다.

이번 연구는 서울성모병원 선도형면역질환융합연구사업단(사업단장 양철우)과 서울대학교 2단계바이오이종장기개발사업단(사업단장 박정규)의 캡슐화췌도이식을 위한 공동연구의 결과이기도 하다. 두 사업단은 지난 2014년 MOU 체결 후 이종췌도이식 및 면역억제제 사용을 최소화 할 수 있는 캡슐화췌도이식에 대한 전임상 연구 및 임상 진입을 위한 준비를 해오고 있다.

 윤건호 교수는 “췌도이식 환자는 다른 장기이식 환자와 달리 산정특례 혜택 및 면역억제제 급여 처방이 불가하여 환자의 비용 부담이 큰 문제가 있고, 분리된 췌도를 이용하여 다양한 종류의 이식방법에 대한 연구가 진행되고 있는 해외와는 달리 숭고한 뜻으로 기증받은 췌도를 수량이 적다는 이유로 전량 폐기하고 있는 실정이라 제도적인 개선도 시급하다”고 말했다.

이어 윤 교수는 “공여 장기의 부족, 면역억제제 부작용과 높은 비용으로 동종췌도이식이 활성화되지 못하는 안타까운 현실속에, 캡슐화 췌도이식 기술에 이종췌도세포를 접목시켜 무균돼지에서 분리된 췌도를 이식원으로 사용하거나, 이종췌도를 면역차단 캡슐화하여 면역억제 없이 이식할 수 있다면, 당뇨병과의 싸움에 지친 환자들에게 복음이 될 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.