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- 특수 운반체 분자가 피부 장벽을 통해 비침습적이고 순수하게 화학적으로 인슐린을 전달
- 생쥐와 미니어처 돼지 실험 성공
- 인슐린 주사보다 오래 지속, 이 방법이 인슐린에 성공적으로 적용될 경우,
- 현재 피부 침투에 너무 큰 다른 단백질 및 펩타이드 기반 치료제에도 적용

주사 대신: 운반체 분자가 피부를 통해 인슐린을 전달한다
새로운 방법, 주사나 미세바늘 없이 비침습적으로 작용

바늘을 더 꽂을 필요가 없다. 새로운 방법이 개발되어 앞으로 당뇨병 환자에게 주사나 미세바늘을 사용하지 않아도 될 수 있다. 이 방법은 특수 운반체 분자를 통해 피부 장벽을 통해 비침습적이고 순수하게 화학적으로 인슐린을 전달한다. 폴리쌍성 이온(polyzwitterion)이라고 불리는 이 이온은 피부층의 다양한 pH 값에 적응해 침투할 수 있다. 연구진은 "네이처(Nature)"에 발표한 논문에서 생쥐와 미니어처 돼지를 대상으로 한 실험에서 이러한 방법이 혈당 수치를 지속적으로 조절하는 것으로 나타났다고 밝혔다. 

▲ 운반체 분자는 인슐린을 피부를 통해 체내로 운반할 수 있다. 이로 인해 인슐린 주사는 곧 쓸모없어질 수 있다. © Mr Hyde/ 퍼블릭 도메인

많은 당뇨병 환자들이 혈당 수치를 안정적으로 유지하기 위해 정기적으로 인슐린을 주사해야 하는데, 이는 그리 즐거운 과정이 아니다. 따라서 연구자들은 경피 패치와 같은 덜 침습적인 방법을 사용하여 혈당 호르몬을 체내에 전달하는 방법을 모색하고 있다. 그러나 문제는 우리 피부가 인슐린과 같은 큰 분자에 대해 두꺼운 장벽을 형성한다는 것이다. 진통제, 니코틴, 테스토스테론 등 다른 물질에는 이미 효과가 있었지만, 인슐린에는 지금까지 효과가 없었다. 패치나 캡슐을 사용하더라도 미세바늘은 필수적이었다.

폴리퀴테리온, "운반체"로서

하지만 중국 저장대학교의 웨이추위(Qiuyu Wei)가 이끄는 연구진은 이러한 난관을 극복했다. 바늘 없이 피부를 통해 인슐린을 혈류로 전달하는 패치를 개발했다. 핵심은 폴리퀴테리온에 있는데, 이 폴리퀴테리온은 폴리[2-(N-옥사이드-N,N-디메틸아미노)에틸 메타크릴레이트], 줄여서 OP라는 복잡한 이름을 가지고 있다. 이 OP는 특별한 성질을 가지고 있다. pH 값에 따라 중성, 양전하 또는 음전하를 띈다.

▲ 폴리쌍성 이온 OP는 인슐린의 운반 기전으로 작용하여 인슐린이 피부 장벽을 통과할 수 있도록 한다. © Wei et al/ Nature, CC-by 4.0

이러한 성질 덕분에 폴리퀴테리온은 피부 장벽을 통과하는 운반 보조제로 적합하다. 산성 pH 값을 가진 피부의 가장 바깥층에서는 양전하를 띠고 있다. 이로 인해 이 층의 지방산과 상호 작용하여 첫 번째 장벽을 통과할 수 있다. 그 아래, 표피와 진피에서는 pH 값이 중성이다. OP 또한 중성이 된다. 연구진은 "이렇게 하면 OP가 표피와 진피를 효율적으로 통과할 수 있다"고 설명했다.

생쥐와 미니어처 돼지 실험 성공

핵심은 운반체 분자 OP에 인슐린을 적재하여 피부를 통해 운반할 수 있다는 것이다. 웨이와 그의 동료들은 제1형 당뇨병을 앓고 있는 생쥐와 미니어처 돼지를 대상으로 이 방법이 얼마나 효과적인지 시험했다. 연구진은 인슐린-OP 조합을 동물의 피부에 도포한 후 형광 마커를 사용하여 분자 조합이 피부를 통과하는지와 그 속도를 추적했다.

결과:
OP에 결합된 인슐린은 실제로 동물의 피부 장벽을 쉽게 통과해 혈류로 확산됐다. 연구진은 "OP-인슐린의 형광은 30분 이내에 피부 전체로 확산되었다"고 보고했다. 그 결과, 투여받은 생쥐와 돼지의 혈당 수치는 1~2시간 이내에 정상 수준으로 떨어졌는데, 이는 인슐린 주사를 맞은 경우와 거의 같은 속도였다.

▲ 녹색 형광은 OP 결합 인슐린이 마우스 피부를 통과했음을 나타낸다. © Wei et al/ Nature, CC-by 4.0

인슐린 주사보다 오래 지속

피부를 통해 흡수되는 OP-인슐린은 주사형 인슐린보다 더 큰 이점을 제공했다. 주사형 인슐린보다 효과가 더 오래 지속되었다. 또한, OP-인슐린은 간, 지방 조직, 근육과 같은 조직에 더 쉽게 축적되는데, 이 조직들은 모두 혈당 조절에 중요한 역할을 합니다. 웨이(Wei)와 그의 연구진은 이를 발견했다.

▲ b, pH 5.5에서 거친 모델 SC 지질 표면에서의 인슐린과 OP의 대표적인 국소 결합 모드. (출처: Published: 19 November 2025 / A skin-permeable polymer for non-invasive transdermal insulin delivery / nature)

원치 않는 부작용은 관찰되지 않았다. 연구팀은 "OP-인슐린은 피부에 완전히 비침습적으로 침투하여 자극을 유발하지 않았다"고 보고했다. 실험 동물의 피부는 손상되지 않았고 자극을 받지 않았다. 웨이와 그의 연구팀은 "반복적으로 투여해도 구조적 변화, 세포 간 간격 확장, 염증이나 세포 사멸의 징후가 나타나지 않았다"고 밝혔다.

다른 활성 성분에도 사용 가능

연구진의 관점에서 볼 때, 이번 발견은 피부를 통해 인슐린을 비침습적으로 투여하는 유망한 방법을 제시한다. 연구진은 "이를 통해 당뇨병 환자들은 피하 주사를 피할 수 있게 될 것이다"고 밝혔다. 그러나 이 기술을 사람에게 적용하기 전에 장기적인 안전성과 효능을 보장하고 환자 맞춤형 정밀 투여를 가능하게 하기 위한 추가 연구가 필요하다.

이 방법이 인슐린에 성공적으로 적용될 경우, 현재 피부 침투에 너무 큰 것으로 여겨지는 다른 단백질 및 펩타이드 기반 치료제에도 적용될 수 있을 것이다.

참고: Nature, 2025; doi: 10.1038/s41586-025-09729-x
출처: Nature

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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