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당뇨병 치료의 필수 호르몬 인슐린의 속살_GMO 사람인슐린에 대해
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승인 2015.10.13  11:30:39
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유형준
한림대 의대 내분비내과 교수
유형준 한림대 의대 내분비내과 교수


인슐린은 1921년 발견된 이후 의학의 발전에 힘입어 꾸준히 개선돼 오다가 1982년 유전공학적으로 사람인슐린과 구조와 작용효과가 같은 이른 바 GMO(Genetically Modified Organism) 사람인슐린이 개발, 발전돼 사용되고 있다. 구조와 효능이 사람의 인슐린과 같은데도 불구하고 GMO라는 수식어로 인해 공연한 불안감을 떠올리는 극소수의 걱정이 없지 않다. ‘유전자재조합’의 공식적 표현이 주는 철저한 과학적 인상을 ‘유전자조작’ 또는 ‘유전자변형’으로 비틀어 이르는 걱정을 없애기 위해 인슐린, 사람인슐린, GMO 사람인슐린의 속내를 함께 살펴본다.

인슐린의 역할
인슐린은 우리 몸의 윗배 뒤편 깊은 곳에 위치한 췌장의 랑겔한스섬의 베타세포에서 분비되는 호르몬으로서 혈액속의 포도당이 세포 속으로 들어가 에너지원으로 이용되는 데에 반드시 필요하다. 혈액속의 당이 세포 속으로 옮겨 들어가려면 세포막에 있는 문과 같은 곳을 통과해야하는데, 이 문을 여는 열쇠의 역할을 하는 것이 바로 인슐린이다. 인슐린은 혈액 속의 포도당(당)을 조절하는 호르몬으로 몸이 정상적으로 작동하기 위한 에너지원인 포도당을 제대로 공급하기 위해 필요하다. 베타세포는 몸 안으로 소량의 인슐린을 지속적으로 분비하는데 음식을 먹거나 해 혈당이 올라가면 일시적으로 좀 더 많은 양의 인슐린을 분비한다. 분비된 인슐린은 혈액 속의 포도당을 세포 속으로 운반해 세포 속에서 당이 에너지로 바뀌어 사용되게 한다. 인슐린에 의해 혈액 속의 당이 세포 속으로 들어가면 혈당은 수 시간 내에 원래 수준으로 내려온다.

제1형 당뇨병 환자가 인슐린 주사를 맞아야 하는 이유
당뇨병에서 혈당이 높아지는 이유는 췌장에서 인슐린 분비가 부족해 인슐린이 모자라거나 분비가 되더라도 그 기능에 결함이 있다면 혈당은 세포 속으로 옮겨지지 못해 혈액 속에 쌓여 혈당이 높아지고, 소변으로 나오게 된다. 결국 세포는 에너지를 구하지 못해 굶는 상태가 된다. 이런 상태가 되면 몸은 피곤해지며 눈이 흐릿해지고, 저리고, 손발이 따끔따끔하고 목이 마르고 감염이 잦고 심해지며 상처가 잘 낫지 않게 된다. 세포는 포도당을 이용할 수 없으므로 응급 시 대체 연료로 저장해 두었던 지방을 이용하게 돼 몸속에는 지방을 사용하고 남은 케톤체가 쌓이게 된다. 과도하게 쌓인 케톤체는 세포에 손상을 주어 당뇨병 환자를 당뇨병 혼수라는 중한 상태에 빠뜨려 사망에까지 이르게 할 수도 있다.

당뇨병은 크게 2가지가 있다. 인슐린 분비가 안 돼 인슐린 자체가 모자라는 경우가 제1형 당뇨병이고 분비는 되지만 그 작용이 시원치 않은 경우의 당뇨병이 제2형 당뇨병이다. 앞에 든 열쇠에 비유한다. 열쇠가 없는 것이 제1형 당뇨병이고 열쇠는 있는데 딱 맞지 않는 경우가 제2형 당뇨병이다. 아직은 인슐린 자체를 대체할 약제를 개발하지 못하고 있어 제1형 당뇨병 환자는 인슐린 주사를 맞아야 한다. 제2형 당뇨병 환자는 인슐린 주사가 반드시 필요하지는 않으나 경구약을 포함한 다른 방법으로 혈당 조절이 잘 안되거나 수술, 임신 등의 상황에서 혈당조절을 더 잘 하기 위해 인슐린 주사를 맞는다.

1921년 반팅과 베스트가 개의 췌장에서 인슐린을 성공적으로 순수 정제한 이후 인슐린 제제는 꾸준히 발전돼 왔다. 1936년에는 덴마크의 하게돈(Hagedorn)이 생선의 정액에서 발견한 단백질을 인슐린에 첨가해 한 번 주사하면 하루 종일 작용하는 인슐린을 개발했다.

초기엔 소 돼지 췌장서 인슐린 추출, 부작용 발생
지금은 유전공학기술로 부작용없는 인슐린 생산

초기에 인슐린 주사제는 소, 돼지, 말, 생선 등에서 추출했다. 동물에서 구한 인슐린은 사람 인슐린과 거의 비슷해서 효과적으로 사용해 왔다. 예를 들면 소 인슐린은 사람 인슐린과 3개의 아미노산, 돼지 인슐린은 한 개의 아미노산만이 다르다. 소, 돼지, 생선에서 추출한 인슐린이 사람에 따라 알레르기 반응 등의 부작용이 나타나곤 했는데, 이는 기술 부족에 따른 불순물로 인한 순도 저하 때문이었다. 따라서 순도를 높이기 위한 꾸준한 노력으로 1970년 중반에는 99% 순수한 인슐린 제조가 가능해졌다, 그러나 여전히 작은 알레르기 부작용이 나타났다.

또한 소나 돼지의 췌장에서 직접 추출해 제조해야하므로 생산량이 제한되고, 당뇨병 환자 수의 급증으로 그 수요가 폭발적으로 급증하면서 가격이 계속 올라갔다. 실제로 환자 한 명이 일 년 동안 주사해야할 양을 공급하기 위해서 평균 돼지 70마리의 췌장이 필요했다. 게다가 동물에게서 직접 추출하다보니 동물의 바이러스 등이 옮길 위험성도 안고 있었다.

이러한 물량조달과 경제적 한계 및 구조적 차이에 의한 의학적 부작용을 극복하기 위해 지금은 유전공학기법으로 제조한 생합성 사람 인슐린이 널리 쓰이고 있다. 1982년 릴리(Eli Lilly)제약회사는 최초의 사람 인슐린인 휴물린(humulin)[사람을 뜻하는 human과 인슐린의 합성어]을 제조했다. 노보노디스크(Novo Nordisk)제약은 대장균 대신에 효모를 이용한 사람 인슐린을 합성했다. 현대화된 유전 공학기술로 인슐린을 생산하는 유전자를 삽입한 대장균 또는 효모를 성장시켜 합성 사람 인슐린을 생산한 것이다. 유전적으로 다루어진 대장균이나 효모가 아주 작은 인슐린 생산 공장인 셈이어서 다량의 인슐린을 경제적 부담 없이 생산할 수 있게 됐다. 이렇게 얻어진 인슐린은 사람의 췌장에서 분비되는 인슐린과 동일한 아미노산 배열 구조를 지니고 있고 작용효과도 거의 완벽하게 동일하다.

보태어, 주사를 맞는 시각에서도 편리해졌다. 전에는 정확히 식전 30분전에 주사해야 주사의 약효를 충분히 볼 수 있다. 왜냐하면 주사를 맞고 30분이 지나야 충분히 작용하기 시작한다. 이에 반해 GMO 인슐린은 식사 직전에 맞아도 된다. 실제로 밥상을 앞에 두고 30분을 기다리는 일, 특히 출근이나 외출 등의 약속을 두고 30분을 기다리는 것은 어떨까. 그 만만치 않은 불편을 말끔히 없애 주었다.

2002년 세계당뇨병연맹(IDF, International Diabetes Federation)의 보고에 의하면 세계적으로 사용되는 인슐린의 70% 이상이 합성 사람인슐린이었는데, 2006년 1월 경에는 미국을 포함한 여러 나라에 쓰이는 인슐린은 이미 모두 합성 사람 인슐린 혹은 합성 사람인슐린 아날로그다. 합성사람인슐린이 기존 인슐린보다 알레르기 부작용 등을 덜 일으키는 것으로 밝혀져 있다. 지금은 극히 적은 수의 환자들만이 동물 인슐린을 사용하고 있고 제약회사에서도 거의 제조하지 않고 있다. 이른 바 GMO 인슐린의 안전성과 효능이 널리 인정된 까닭이다.

<GMO 인슐린>이란 표현에 대한 생각
여기서, <GMO 인슐린>이란 표현에 대해 한 번 생각해 본다. 유전자합성 사람인슐린을 영어를 섞어 쓰면 GMO인슐린이 맞다. 좀 더 풀어 이르면 유전자변형생물체(Genetically Modified Organism)가 만들어 낸 인슐린이다. 그런데, 유전자변형생물체(GMO)가 만들어낸 인슐린은 사람인슐린과 구조가 같고 효과도 똑같이 발휘하고 있고 해롭지도 않다. 그래서 전문의들 중에는 식품 등에 붙는 GMO란 글자를 인슐린의 경우에 붙이는 게 실제적으로 합당하냐는 의견이 있다. 사람 인슐린과 모양과 효력이 다를 바 없는데 굳이 GMO의 일부 부정적 의미 부분을 붙일 필요가 있냐는 것이다. 그렇다, GMO인슐린이란 용어의 앞부분인‘GMO’는 GMO의 긍정적 내용만을 흠씬 담고 있다.

인슐린은 주사로 맞는다. 위장 속의 소화액에 의해 분해되므로 인슐린을 알약이나 캡슐로 복용할 수 없다. 의학기술이 훨씬 더 발전해 미래에는 먹거나 바르는 인슐린이 현실화되겠지만 아직은 직접 주사하는 것이 가장 좋고 유일한 방법이다. 따라서 인슐린은 사람인슐린과 가장 같은 구조, 같은 효과를 내며 가능한 실생활에 편리한 것을 사용해야 한다. 마침 GMO 사람인슐린은 사람인슐린과 구조가 같고, 생산 조달의 곤란이 없고, 안전하고 편리하다. 그래서 거의 모든 환자들이 이 인슐린을 사용하고 있다.

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