스탠퍼드대학 연구팀이 초고속으로 작용하는 인슐린 포뮬러를 개발했다. 기존보다 최대 4배 이상 빠르게 작용해 최소 24시간 안정적으로 작용할 수 있다.

연구팀은 새로 개발한 인슐린은 표준 포뮬러보다 4배 이상 빠르고 안정적으로 작용하며 단 5분 만에 성분 최고 활성도 90%를 달성할 수 있다고 설명했다.

인슐린의 종류

인슐린이란 췌장에 위치한 특정 세포에서 선천적으로 생성하는 호르몬으로, 탄수화물과 지방, 단백질 같은 특정 영양소의 대사작용을 조절하는 기능을 한다. 그 결과 포도당, 즉, 혈당 수치의 균형을 잡아준다. 인슐린 수치가 낮은 경우 포도당 수치가 증가해 체내 여러 기관의 정상 기능을 저해한다. 인슐린 수치가 높은 경우, 포도당이 낮아져 여러 기관에서 중증 합병증을 유도할 수 있다. 여러 가지 증상을 예방하기 위해서는 인슐린 수치의 균형을 잡는 것이 중요하다.

인슐린 대체요법에 주로 사용되는 인슐린 포뮬러는 3가지다. 각 포뮬러의 차이는 작용 시간과 최대 효과, 효과 기간을 토대로 한다. 당뇨병과 유사한 대사질환을 치료할 때 각 포뮬러의 효과를 확인할 수 있다.

이번에 스탠퍼드대학에서 개발한 새로운 포뮬러의 전망은 밝아 보인다. 신속하게 작용할 수 있으며 혈류에서 장시간 유지돼 당뇨병 치료를 개선할 수 있을 것이라는 평가를 받고 있다. 다른 유형의 인슐린에 비해 작용 시간이 가장 빠른 단량체 인슐린에 중점을 두고 개발됐다.

“인슐린 분자 그 자체로 우수하지만, 안정성 문제를 해결할 수 있는 제품을 개발하길 원했다. 에릭 애펠 교수는 대부분 치료제에서 치료 성분에 중점을 두지만, 연구팀은 소위 말하는 ‘비활성 성분’인 기능성 첨가물에 중점을 둬 치료제의 전체 효능을 개선할 수 있었다”고 설명했다.

상업용 인슐린은 단량체와 2량체, 6합체, 세 가지 유형을 결합해 제조한다. 세 유형의 조합은 부작용을 최소화하는 동시에 빠르게 작용하는 것을 목적으로 한다. 세 가지 요소 중 단량체는 체내에서 쉽게 사용할 수 있다. 이 성분을 얻기 위해서는 유리병에 들어있는 액체 표면에서 분자를 채취해야 하는데, 이는 단량체가 불안정하다는 것을 의미한다. 반면, 6합체는 다른 두 가지 요소보다 안정성이 우수하지만, 분해하기까지 상당한 시간이 소요된다. 연구팀은 세 가지 요소의 장단점의 균형을 잡을 수 있는 맞춤형 중합체를 개발해야 했다.

새로운 인슐린 제형은 공기와 수분 사이에서 장벽으로 기능하며 인터페이스 역할을 하는 중합체를 중앙에 두고 있다. 중합체는 장벽으로 기능하면서 인슐린 분자가 서로 그룹 짓는 것을 차단한다. 연구팀은 그 과정을 돕기 위해 호주에서 개발한 로봇을 사용해 잠재력 있는 중합체 안정제 1,500가지를 만들 수 있는 5가지 후보군을 찾았다. 이후 성능은 우수하면서 부작용은 가장 적은 중합체를 찾기 위해 1,500가지 안정제를 분석했다.

실험 후 단량체 인슐린에 기능하는 중합체 안정제를 발견했다. 다른 단량체 인슐린은 1~2시간 안정화를 유지했지만, 새로 개발한 안정제는 부작용 없이 최소 24시간 동안 인슐린의 안정성을 유지했다. 이 같은 연구 결과 덕분에 연구팀은 동물 모델 테스트를 실시할 수 있는 연구 보조금을 받을 수 있었다.

이후 당뇨병에 걸린 돼지를 사용해 중합체 안정제를 처치한 단량체 인슐린을 테스트했다. 인슐린은 5분 만에 최대 효과 90%를 달성했다. 급속 작용 인슐린의 평균 개시 시간 10분보다 더 빨랐다. 새로운 포뮬러는 10분이 되자 최고 활성화 100%를 달성했다. 급속 작용 인슐린이 최고 활성화에 도달하려면 최소 25분이 걸린다. 인체에 적용하면 상업용 인슐린보다 4배 이상 빠르게 개시하고 100% 활성화에 도달할 수 있다는 의미다.

연구팀은 현재 식품의약청에 새로운 포뮬러 승인을 신청한 상태다. 승인을 받으면 사람을 대상으로 한 임상시험을 할 수 있게 된다.