관 세포에서 유래한 섬 유사 세포는 당뇨병 쥐의 혈당 수치를 낮추고 인슐린 생산을 강화함으로써 당뇨병 치료 가능성을 보여줍니다. 그럼에도 불구하고 충분한 세포 기능, 면역학적 방어 및 안전성을 보장하는 데는 여전히 과제가 남아 있습니다. 이러한 물질의 치료 능력을 향상시키기 위해서는 추가 조사가 필요합니다.
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관 세포에서 유래한 섬 유사 세포는 당뇨병 쥐의 혈당 수치를 낮추고 인슐린 생산을 강화함으로써 당뇨병 치료 가능성을 보여줍니다. 그럼에도 불구하고 충분한 세포 기능, 면역학적 방어 및 안전성을 보장하는 데는 여전히 과제가 남아 있습니다. 이러한 물질의 치료 능력을 향상시키기 위해서는 추가 조사가 필요합니다.
관 세포에서 유래한 섬 유사 세포의 사용은 제1형 당뇨병 치료를 위한 잠재적인 접근법으로 부상했습니다. 당뇨병 환자는 인슐린 생성을 담당하는 췌장 베타 세포의 자가면역 파괴로 인해 체내 인슐린 합성이 불충분합니다. 이 틀 내에서 섬 세포 이식의 목적은 환자의 인슐린 생산 능력을 회복시키는 것입니다. 그러나 기증자 췌장에서 섬 세포의 불충분한 획득 및 면역 반응과 같은 장애물은 이 치료 방법의 광범위한 적용을 방해합니다. 특정 상황에서 췌관 세포는 인슐린을 생성하는 세포로 변형되는 능력을 가지고 있습니다. 이 세포는 통제된 환경에서 배양되어 인슐린을 방출하는 능력을 가진 섬 유사 세포로 전환되어 이식에 적합할 수 있습니다. 이 혁신적인 전략은 제1형 당뇨병의 진행을 멈추고 인슐린 주사에 대한 의존도를 줄일 수 있는 잠재력을 제공합니다. 본 연구에서는 스트렙토조토신 유도 당뇨병 쥐에서 관 세포에서 유래한 섬 유사 세포를 간의 문맥을 통해 간으로 이식하였다. 이식 후, 우리는 5일째부터 쥐의 혈당 수치가 크게 감소하여 15일 동안 지속되는 것을 발견했습니다. 또한, 복강내 포도당 내성 검사(IPGTT)에서 섬 유사 세포 이식을 받은 당뇨병 쥐가 대조군보다 훨씬 더 많은 인슐린을 생산하는 것으로 나타났습니다. 이러한 결과는 관 세포에서 유래한 섬 유사 세포가 당뇨병에 대한 유망한 치료 접근법이 될 수 있음을 시사합니다. 이 연구 분야의 주요 장애물에는 세포에 대한 충분한 기능적 능력을 달성하고, 면역 체계로부터 세포를 보호하고, 치료 적용을 위한 안전성을 보장하는 것이 포함됩니다. 향후 연구 노력은 효능과 안전성 향상에 중점을 두고 치료 환경에서 이러한 세포의 사용을 최적화하기 위한 중요한 통찰력을 얻을 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.
제1형 당뇨병은 인슐린을 생성하는 췌장의 베타 세포가 파괴되는 지속적인 자가면역 질환입니다. 현재 치료법에는 대부분 장기 인슐린 요법이 포함되는데, 이는 혈당 수치를 조절하는 데 성공적이지만 상태를 치료하거나 진행을 중단시키지는 못합니다1. 제1형 당뇨병에 대한 대체 요법에 대한 조사는 인슐린 치료에 대한 기존 강조보다 더 효과적인 대안의 필요성에 의해 동기가 부여됩니다. 이로 인해 인슐린을 생성하는 신체의 고유한 능력을 회복시키려는 섬 세포 이식과 같은 대체 치료법에 초점을 맞춘 지속적인 연구가 촉발되었습니다. 그럼에도 불구하고 기증자 섬 세포를 구하기 어렵고 면역학적 거부반응의 가능성이 있다는 사실로 인해 이 치료법이 널리 사용되기 어렵습니다. 그 결과, 과학계는 인슐린을 생성하는 세포의 대체 공급원을 찾는 데 점점 더 관심을 갖게 되었습니다 1,2,3.
이 방법은 이러한 세포의 재생 잠재력을 활용하여 인슐린 분비 세포의 지속 가능한 공급을 확립하려고 합니다4. 시험관 내 조사는 이러한 관 세포가 포도당 자극에 반응하여 인슐린 분비가 가능한 기능적 베타 유사 세포로 변형되는 능력을 입증했습니다5. 관련된 복잡한 면역 반응으로 인해 기존 섬 이식과 관련된 불리한 결과를 고려할 때 이러한 조사 라인은 특히 중요합니다. 수많은 연구에 따르면 관 유래 세포는 인슐린을 생성하는 본질적인 능력을 가질 뿐만 아니라 면역 관용을 촉진할 수 있는 특성을 보여줌으로써 전통적인 이식 기술과 관련된 몇 가지 문제를 완화할 수 있습니다 5,6,7,8. 이 세포는 체외에서 배양되어 인슐린을 방출할 수 있는 섬과 유사한 세포로 전환된 후 당뇨병 환자에게 이식될 수 있습니다. 스트렙토조토신 유발 당뇨병 쥐를 대상으로 한 실험을 포함하는 전임상 조사에서는 이러한 세포의 이식이 혈당 수치를 효과적으로 낮추고 인슐린 분비를 향상시킬 수 있음을 입증했습니다9.
우리의 접근법은 표준 세포 배양 배지를 인슐린-트랜스페린-셀레늄(ITS)10,11,12, 이소옥사졸 9(ISX-9)13,14 및 GLP-115로 증강하여 분화 과정을 가속화하고 인슐린 생산 세포의 기능을 개선하는 데 중점을 두었습니다. 이러한 요인은 췌장 분화를 촉진하고 인슐린 분비를 향상시키는 데 필수적인 것으로 보고되었습니다. 이러한 구성 요소의 통합은 기능적인 섬 유사 세포를 보다 효율적으로 달성하여 포도당 자극에 반응하여 인슐린을 생성하고 방출하는 능력을 보장하는 것을 목표로 했습니다 9,10,11,12,13,14.
섬 이식에서 면역 거부반응은 성공적인 결과를 달성하는 데 중요한 장애물이 됩니다. 동종 이식된 섬은 면역 공격에 취약하므로 거부반응을 피하기 위해 면역억제 요법이 필요합니다16,17. 섬 이식 중 면역 거부반응에 췌관 세포의 관여는 발전하는 연구 분야를 나타냅니다. 관 세포는 면역 거부반응을 감소시킬 수 있는 특성을 가질 수 있으며, 이는 이식된 섬이 생존하고 제대로 작동할 가능성을 높일 수 있다고 생각됩니다. Ilievaet al. 관 세포와 공동 배양된 섬이 감소된 중심 괴사 및 세포사멸을 나타내어 면역 매개 손상에 대한 보호 효과를 나타냅니다. 이 효과는 Marín-Cañas et al. (2019)18. 면역 거부반응은 특히 제1형 당뇨병에서 섬 이식의 성공에 상당한 어려움을 초래하기 때문에 보호 효과는 필수적입니다. 섬 이식편의 관 세포는 향상된 이식편 기능 및 생존과 관련이 있으며, 이는 면역 반응을 완화하는 면역 조절 인자를 분비하는 능력에 기인할 가능성이 높습니다19.
유망한 발전에도 불구하고 임상 사용을 위한 이러한 세포 기반 치료법의 운영 효능과 안전성을 보장하려면 몇 가지 장애물을 해결해야 합니다. 유도된 세포가 천연 베타 세포에 필적하는 기능적 특성을 나타내는지 확인하고 면역 체계 공격으로부터 이러한 세포를 보호하여 장기간의 생존과 기능을 보장하는 효과적인 기술을 확립하는 것이 필수적입니다20,21. 이 연구 영역이 진행됨에 따라 제1형 당뇨병 치료에서 관 세포 유래 인슐린 생성 세포의 가능성을 활용하려면 이러한 장애물에 대한 포괄적인 지식과 해결이 필수적일 것입니다 22,23,24.
이 연구는 스트렙토조토신 유도 당뇨병 쥐 모델에서 혈당 조절 회복을 위해 최적의 조건에서 개발된 관 세포 유래 섬 유사 세포의 생체 내 효율성을 평가하는 것을 목표로 합니다.
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이 연구는 ARRIVE 권장 사항을 준수하여 연구의 설계, 실행 및 보고가 동물 복지 및 실험 무결성(https://arriveguidelines.org)에 대한 높은 기준을 충족하는지 확인했습니다. 앙카라 메디폴 대학교는 윤리위원회(AMUHADYEK-12-09.05.2025)의 승인과 기관 승인을 확보했습니다. 모든 방법은 해당 지침 및 규정에 따라 수행되었습니다. 모든 조치는 동물의 고통을 최소화하고 과학적 목표를 달성하는 데 필요한 최소한의 동물을 고용하기 위해 제정되었습니다.
1. 용액 준비
2. 쥐로부터 췌장 분리

그림 1: 췌장 처리. (A) 십이지장으로 열리는 췌관의 클램핑 및 (B) 콜라게나제 유형 5 팽창은 췌장의 이미지를 생성합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
3 췌장 조직에서 관 세포의 분리
4. 관세포의 분리 및 배양
5. 관 세포가 섬과 같은 클러스터로 분화
6. 디티존에 의한 분화된 관 세포의 아연 농도 정량

그림 2: 섬 유사 관 세포의 현미경 이미지. (A) 배양 11일(20x), (B) 배양 13일(20x), (C, D) 배양 15일(20x)의 이미지. 세포는 Dithizone으로 염색한 후 시각화되었습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
7. 포도당 자극 테스트
8. 섬 및 섬 유사 관 세포 이식

그림 3: 섬 및 섬 유사 세포의 이식. (A) 섬 및 섬 유사 세포를 이식하는 데 사용되는 멸균 정맥 내 cath. (B) 섬 및 섬 유사 세포를 멸균 주사기에 이식합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
9. 스트렙토조토신(STZ) 유도 당뇨병 쥐
10. 이식을 위한 섬 및 섬 유사 세포의 준비
11. 문맥 이식
12. 혈당 모니터링
13. 복강내 포도당 내성 검사
참고: 쥐는 혈류의 포도당 청소 효율을 평가하기 위해 복강내 포도당 내성 검사(IPGTT)를 받습니다. 이 검사는 포도당 대사, 인슐린 감수성 및 가능한 당뇨병 상태에 대한 통찰력을 제공합니다. 복강내 내당능 검사는 이식 후 15일째 15일째에 시행하였다. IPGTT 전에 지정된 금식 기간을 구현하는 주요 근거는 기초 포도당 수치를 안정화하고 일관된 대사 상태를 보장하는 것입니다. 단식 기간은 간 글리코겐 저장량의 고갈을 촉진하여 내당능 반응을 보다 신뢰할 수 있게 평가할 수 있습니다. 6시간 동안 단식하면 식후 효과가 감소하는 반면, 하룻밤 단식(약 12-16시간)은 뚜렷한 영향을 미쳐 잠재적으로 인슐린 감수성과 포도당 대사에 영향을 미칠 수 있습니다.
14. 채혈 후 ELISA를 통한 인슐린 분석
참고: 이 프로토콜의 단계는 쥐의 복부 대동맥에서 혈액을 채취한 다음 효소 결합 면역흡착 분석법(ELISA) 방법을 사용하여 인슐린을 테스트하는 것입니다.

그림 4: 이식 후 15일째 실험 종료 시 인슐린 분석을 위해 쥐의 꼬리 정맥에서 혈액 샘플을 혈액 튜브로 채취했습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
15. ELISA에 의한 인슐린 측정
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광학 현미경 분석
관 세포를 14일째 검사하는 동안 광학 현미경 분석 결과 세포가 뭉쳐 섬과 같은 구조를 형성하는 것으로 나타났습니다. 이러한 구조적 변화는 일정 기간이 지나면 관 세포가 조직 질서에 들어가 섬과 같은 모양을 얻음으로써 형태학적 특성을 변화시킨다는 것을 나타냅니다. 세포가 뭉쳐지는 경향은 아마도 세포간 통신과 미세 환경의 영향 때문일 것이며, 이는 섬 세포와 관 세포 사이의 가능한 전이 과정을 밝힐 수 있는 중요한 발견을 제공합니다(그림 2 및 그림 5).
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다양한 출처의 섬 유사 세포의 기능적 능력에 대한 연구는 당뇨병 연구에 상당한 관심을 불러일으켰습니다. 초기 연구에 따르면 이러한 세포는 포도당 수치가 상승할 때 인슐린을 방출할 수 있으며, 이는 자연 췌도의 기능을 모방할 수 있음을 시사합니다. 연구자들은 디티존 염색을 활용하여 췌섬에 존재하는 특징적인 적색 염색에 의해 입증된 바와 같이 췌도 유사 세포의 표현형 유사성을 확인했습니다32. 당뇨병 쥐를 이식 모델로 사용한 결과 섬 유사 세포가 일반 섬 세포와 마찬가지로 혈당 수치를 조절할 수 있음이 밝혀졌습니다33.
관 세포를 섬 베타 세포로 형질전환하는 것은 특히 글루카곤 유사 펩타이드-1(GLP-1) 및 ISX-9와 같은 제제의 메커니즘을 통해 당뇨병 치료에서 유망한 연구 길을 나타냅니다. GLP-1은 인슐린 생산을 자극하고 베타 세포 생존력을 향상시키는 기능으로 인정받아 췌장 세포 재프로그...
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저자는 잠재적인 이해 상충을 보고하지 않았습니다.
저자는 연구에 기여한 실험실 팀에 감사를 표하고 싶습니다.
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| 24웰 플레이트 | Corning | 353047 | GSIS 용; |
| 25mL 혈청학적 피펫 - 멸균 | Corning | 4489 | 분리용 |
| 70% 에탄올 | ISOLAB | 64-17-5 | |
| 베타딘 | 바티콘올 | 1186 | 쥐 소독용 |
| Biocholl 1077 | Sigma | L6715-BC | 췌장 정화용 |
| Biocoll, 밀도 1.10g/mL | Sigma | L6155-BC | 췌장 정화용 |
| 혈당 측정기 및 포도당 테스트 스트립 | On Call Plus | 혈당 측정용 | |
| BSA | Sigma | A9418 | 크렙스 |
| CaCl2 준비용 | 시그마 | 57647902 | 크렙스 |
| 카테터 조성 준비용: 폴리에틸렌 카테터(정맥내 카테터) | 비카실라 | 24G 및 14G | 췌장 및 간용 |
| 용 원심분리기 | Thermo | ST1R Plus | nbsp; |
| 콜라게나제 유형 V, ≥ 1 FALGPA 단위/mg 고체, >125 CDU/mg 고체 | 시그마 | C9263- 1G | 췌장 소화용 |
| D-(+)-포도당 | GSIS 및 IPGTT | Sigma | 50-99-7 |
| Sigma | D5130 | 섬 결정용 | |
| DMSO | Sigma | D8779 | DTZ |
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