췌도 이식을 위한 혈관형성인자 부착 피막화 기술 개발

Abstract

임상적으로 제 1형 당뇨병 치료를 위해 주기적인 인슐린 투여 대신 췌도 세포 이식에 대한 연구가 이뤄지고 있다. 하지만, 급성혈액매개성 면역반응으로 인해 간문맥에 이식한 췌도 세포의 60-70% 가 손상을 입거나 죽게 된다. 이와 더불어 간문맥에 혈전증이 발생하여 여러 합병증이 일어날 위험성이 큰 것으로 알려져 있다. 이로 인해 췌도 세포 이식의 안정성과 효율을 높이고자 기존 이식 부위인 간문맥이 아닌 피하나 근육, 장간막 등과 같은 대체 이식 부위에 대한 연구가 진행되고 있다. 이 중 피하 이식의 경우, 수술이 비교적 쉬우며 이식할 수 있는 공간이 넓다. 뿐만 아니라 합병증이 발생할 가능성이 적고 이식 후 문제 발생시 쉽게 제거할 수 있는 장점이 있다. 하지만 피하의 특성상 혈관 분포 정도가 적고 외력에 쉽게 노출되어 이식 효율이 떨어지는 한계점이 존재한다. 따라서 피하에 췌도 세포를 이식할 시 외력으로부터 췌도 세포를 보호함과 동시에 혈관형성을 돕는 피막화 시스템이 필요하다. 본 연구에서는 쾌속 조형기술을 기반으로 한 다축 적층 시스템을 사용하여 췌도 세포의 피하 이식에 적합한 인공 지지체를 개발하였다. 이와 동시에 기존에 VEGF가 췌도 세포의 초기 생존율과 혈관유도를 촉진한다는 연구 결과를 바탕으로 VEGF 방출 시스템을 도입하여 췌도 세포의 피하 이식 시 췌도 세포 생존율과 기능 향상을 위한 거대 피막화 기술을 확립하고자 하였다. VEGF 방출 인공 지지체를 개발한 후, 임상적으로 췌도 세포 이식에 사용하기 위해 생분해성 및 독성에 대한 검증을 수행하였으며 인공 지지체의 산소 투과도 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 주입되는 췌도 세포의 적정 양을 결정하였다. 이와 더불어 동물실험을 통해 인공 지지체 주변에 혈관형성 정도를 파악하여 VEGF 전달 시스템이 효과가 있는 지를 파악하였다. 최종적으로, 실제 마우스 췌도 세포를 이용하여 거대 피막화 된 췌도 세포의 생존율 및 기능 평가를 바탕으로 당뇨병 동물 모델을 이용하여 췌도 세포의 피하 이식을 위한 인공 지지체의 응용 가능성을 확인하였다.

As clinical approach for type 1 diabetes, islet transplantation as cell-based therapy for type 1 diabetes is promising to eliminate the need for exogenous insulin therapy. However, in case of intrahepatic islet transplantation, 60–70% of transplanted islets die during the first few hours or days after transplantation because of inflammatory reaction called IBMIR(instant blood-mediated inflammatory reaction). In addition, as transplanted islets blocked the portal vein, it can be induced many complications like liver thrombosis. Therefore, extrahepatic sites such as omentum, kidney capsule, intramuscular and subcutaneous spaces have been researched to find an ideal transplantation site for islet. Especially, subcutaneous site among alternative candidates has been strongly suggested for clinical trial. The site has the advantages of safety with minimal invasion and ease in transplanting and monitoring the islets. And life-threatening complications would not be expected to result from this procedure. On the other hand, the site could be easily induced hypoxia and has poor vascularization potential. Moreover, the transplanted islets at subcutaneous site could be easily spread over and absorbed in a body of recipient. Therefore, there are needs to develop platform to induce rapid revascularization and to prevent islet from scattering around the body for islet subcutaneous transplantation. In our study, we developed membrane-typed scaffolds based on RP technology to overcome the limitations of subcutaneous transplantation. In addition, on the basis of researches which have investigated to increase the efficiency of transplanted islets by applying various angiogenesis factors, we developed VEGF-releasing scaffolds for improving islet survival and function at subcutaneous transplantation. And we confirmed the effects of scaffolds as platform for islet transplantation.