전자 임플란트, 약물 없이 쥐의 혈당을 낮춰

약물, 세포, 효소가 없는 임플란트가 제2형 당뇨병에 걸린 쥐의 혈액에서 과도한 당을 제거할 수 있다고 연구진이 보고했다. ETH 취리히, 바젤대학교, 리옹대학교 연구팀이 수행한 이 연구는 10월 22일 Science에 게재되었으며, 마르틴 푸센에거(Martin Fussenegger)가 이끌었다. 지금까지는 쥐와 실험실에서만 시험되었다.

장치의 작동 방식

ECHO(electrocatalytic closed-loop health optimization, 전기촉매 폐루프 건강 최적화)라는 이 장치는 13.56MHz로 무선 전력을 공급받는다. 촉매는 흑연 펠트에 내장된 백금 장식 금 나노클러스터이다. 켜지면 촉매가 혈액 속 포도당을 글루콘산염으로 산화시키고, 이는 신장에서 걸러져 소변으로 배출된다. 전자 부품은 3D 프린트된 케이스 안에 들어 있다.

임플란트는 폐루프 방식으로 제어된다. ETH에 따르면 시판 중인 연속 혈당 센서가 블루투스로 스마트폰이나 스마트워치에 신호를 보내 포도당이 너무 높을 때 촉매를 켜고, 목표 수준에 도달하면 장치가 스스로 꺼진다. 쥐에서는 시스템이 0.75볼트, 10밀리암페어로 작동했다. 실험대 시험에서 촉매는 5리터의 영양액 속 포도당을 변환했으며, ETH는 이를 대략 사람의 혈액량에 해당한다고 설명한다.

쥐에서 일어난 일

제2형 당뇨병에 걸린 쥐에서 혈당 조절은 한 시간 안에 회복되었다. 대사는 포도당 연소에서 지질 연소로 전환되었다. 체중과 중성지방이 감소했고, 순환하는 유리지방산과 케톤체는 증가했다. 6주간의 치료 동안 연구진은 저혈당(위험할 정도로 낮은 혈당)이나 어떠한 부정적인 생리적, 염증성 또는 행동적 영향도 발견하지 못했다.

논문은 이 질환을 제2형 당뇨병과 비만이 함께 나타나는 “디아베시티(diabesity)”로 규정하며, 전 세계 25억 명 이상에게 영향을 미치고 연간 3조 달러에 가까운 비용이 든다고 밝혔다.

“수십 년 동안 우리는 몸에 포도당을 어떻게 관리할지 알려 주는 방식으로 당뇨병을 치료해 왔습니다. 이제 우리는 약물이 아닌 전자 장치를 사용해 포도당을 직접 제어할 수 있음을 보여 주고 있습니다.” — 마르틴 푸센에거, ETH 취리히

푸센에거는 이 시스템이 매우 낮은 전압에서 작동하며, 실험에서 전기적 또는 열적 효과로 인한 조직 손상의 증거가 나타나지 않았고, 촉매는 포도당이 너무 높을 때만 활성화된다고 말했다.

유의 사항

ETH는 연구팀이 아직 이 장치를 사람에게 시험하지 않았다고 밝혔다. 쥐에 대한 치료는 6주간 지속되었다. 푸센에거는 Live Science에 더 많은 실험동물에서의 시험이 다음 단계이며 그다음이 사람 대상 시험이라고 말했다. 더 많은 소식은 건강 섹션에서 확인하세요.