- 바이오메디컬화항공학과 나건 교수 연구팀과 서울아산병원 정훈용·박정훈 교수 연구팀 협업

- 광역학 치료로 식욕 높이는 그렐린 호르몬 조절 가능한 ‘위내 포만감 유도장치’ 개발

- 생체재료분야 유명 국제 학술지 ‘바이오머티리얼즈(Biomaterials, IF=15.304)’에 연구 성과 게재

* 그림 설명: 포만감을 유도하는 ISD가 위 분문부를 압박하면서, 레이저를 조사하면 스텐트에 봉입된 고분자 클로린 e6가 레이저를 흡수하여 광감각 작용을 통해 인접 그렐린 분비세포를 자극하여 체내 호르몬을 조절하는 치료방법이다.

위를 압박해 포만감을 유도하는 동시에 광역학 치료로 식욕 증가 세포를 억제시키는 비만 치료법이 나왔다. 가톨릭대(총장 원종철) 바이오메디컬화학공학과 나건 교수 연구팀은 서울아산병원 정훈용·박정훈 교수 연구팀과 함께 ‘광활성 위내 포만감 유도장치’를 개발했다. 이번 연구 결과는 생체재료 분야의 유명 국제학술지인 ‘바이오머티리얼즈(Biomaterials, IF=15.304)’에 게재되며 우수성을 인정받았다.

내시경 시술 중 하나인 위내 포만감 유도장치(Intragastric Satiety-inducing Device, ISD)는 위 분문과 기저부에 물리적 압력을 가해 지속적인 포만감을 유도하지만, ISD에 의한 합병증이나 적용 후 1주일 이내 스텐트 이탈 양상이 자주 발생해 임상 적용에 어려움을 겪고 있다.

이를 해결하기 위해 가톨릭대 나건 교수 연구팀과 서울아산병원 정훈용·박정훈 교수 연구팀이 협업했다. 공동 연구팀은 스텐트 적용 부위의 그렐린 호르몬 분비 세포를 광역학 치료로 불활화하여 ISD의 적용 기간을 단축시키는 동시에 비만 치료 효과를 높이는 ‘광활성 위내 포만감 유도장치(Photoactive intragastric satiety-inducing device)’를 개발했다.

그렐린은 위 내분비세포에서 배고픔을 인식했을 때 분비되며 식욕을 높이는 대신 인슐린 분비를 억제하는 호르몬이다. 비만 환자의 경우 그렐린 농도가 높게 유지되기 때문에 공동 연구팀은 그렐린 호르몬 분비 세포를 자극하여 체내 호르몬을 조절하면 ISD를 활용한 비만 치료가 보다 효과적일 것으로 보았다. 이에 광 반응성이 높은 고분자 결합 클로린 e6를 스텐트에 봉입해, 레이저(광)를 흡수한 클로린 e6가 반응성 산소종을 방출하고 주변 세포에 산화적 스트레스를 야기하여 세포 사멸을 유도하는 방식의 광역학 치료를 진행했다.

실험 결과, 고분자 결합 클로린 e6를 봉입한 ISD 스텐트를 돼지에 적용하여 광역학 치료를 진행했을 때, 체중 증가량과 그렐린 호르몬이 동시에 감소하는 효과가 나타났다. 반면, 식욕을 억제하는 렙틴 호르몬이 증가하는 양상을 보였다. 특히 광역학 치료 이후 지속적으로 위를 압박하는 ISD 스텐트를 유지했을 때, 더욱 더 뚜렷한 체중 증가량 감소 및 호르몬 변화가 확인됐다.

이번 연구의 책임자인 가톨릭대 바이오메디컬화학공학과 나건 교수는 “내시경을 통한 체중 감량 시술의 단점을 개선하기 위해 개발한 ‘광활성 위내 포만감 유도 장치’는 단기간에 호르몬과 체중을 조절하는데 효과적이다”며 “실용화를 위해 안전성 평가 및 임상 적용을 목표로 하고 있다”고 말했다. 

[그림설명]

(그림1) ISD 및 광역학 치료를 통한 체중 증가량 및 관련 호르몬 비교 실험

ISD 및 광역학 치료를 단독으로 진행한 군보다 병용한 군에서 가장 효과적으로 체중 증가 억제 및 그렐린 호르몬 감소와 렙틴 호르몬 증가 양상을 확인하였다. 다만, 스텐트가 자리에서 이탈한 이후 체중 증가 양상이 나타나 스텐트 이탈에 유의해야 함을 알 수 있다.