스마트폰과 인공 췌장을 블루투스로 접속, 당뇨병의 저가격 치료에 활용

스마트폰과 인공 췌장을 블루투스로 접속, 당뇨병의 저가격 치료에 활용

영국 대학이 인공 췌장과 스마트폰/태블릿 단말을 블루투스(Bluetooth)로 접속하는 시스템의 개발에 임하고 있다. 혈당치 모니터나 인슐린 펌프와 병용하여 당뇨병 치료를 위한 것으로 저가격인 치료 시스템을 실현할 수 있다고 기대되고 있다. 

영국 캠브리지 대학(University of Cambridge)의 연구팀이 블루투스를 개입시켜 스마트폰이나 태블릿 단말로 연결되는 인공 췌장의 개발에 임하고 있다. 저가격의 당뇨병(지식리포터 주 1) 자택 치료 시스템을 실현할 수 있다고 기대되고 있다. 

혈당치를 도모하는 `연속식 글루코오스(지식리포터 주 2) 모니터`나 인슐린을 투여하는 `인슐린 펌프`는 여러 메이커에서 판매되고 있다. 그러나 이 두 가지 장치를 접속하여 측정된 혈당치에 근거해 실시간으로 인슐린을 자동 투여하는 시스템은 아직 실현되지 않았다. 

그 실현을 위하여 전 세계에서 수십 개의 연구 그룹이 주요 기술이 되는 알고리즘이 환자에 대해서 하루에 실시되고 있었지만 현재 대부분의 연구 시설이 수백 명의 환자에 대해서 수 주간에 걸치는 임상시험을 실시할 수 있는 체제를 정돈하고 있다. 

영국의 기술 컨설팅 회사인 Cambridge Consultants에서 진단 생명과학 부문의 디렉터를 맡는 John Pritchard씨는 “`2~3년 후에는 이러한 시스템이 시장에 투입될 전망”이라고 말하고 있다. 

영국 캠브리지에 있는 Addenbrooke Hospital의 수석 임상시험 의사로 캠브리지 대학 연구 디렉터를 맡는 Roman Hovorka씨는 현재 인슐린 자동 투여 시스템의 알고리즘의 개발에 임하고 있다. Cambridge Consultants는 이 알고리즘을 조립하는 어플리케이션의 개발을 지원하고 있다. Hovorka씨에 따르면 2013년 후반에는 스마트폰이나 태블릿 단말을 사용하여 자택에서의 임상시험을 개시할 계획이라고 한다. 

Hovorka씨는 발표 자료 중에서 “지금까지 본 시스템의 임상시험은 병원 내에서 간호사에 의한 감시로 실시되어 왔다. 자택에서 간호사의 감시 없이 실시하는 경우도 있었다. 다음 단계에서는 일상적인 환경에서 보다 장기적으로 임상시험을 실시할 것”이라고 말하고 있다. 

Cambridge Consultants의 Pritchard씨에 따르면, 미국 캘리포니아 주 산타바바라 연구 그룹과 이탈리아 연구 그룹도 동일 분야의 연구를 정력적으로 수행하고 있다고 한다. Abbott Laboratories나 Medtronic 등 펌프나 모니터를 판매하는 일부의 의료기기 메이커도 인슐린 자동 투여 시스템의 개발에 주력하고 있다. 이전 미국 시카고에서 개최된 이벤트에서는 당뇨병의 치료를 위한 클로즈드 루프 알고리즘(closed roof algorism)의 개발에 관한 논의가 교환되었다. 

Pritchard씨는 “연구 그룹으로부터 제시된 대부분의 데이터로 혈당치 조절 개선이 보여 기술의 진전이 느껴졌다. 혈당치를 보다 더 엄밀하게 조절할 수 있게 되면 합병증의 위험을 줄여 건강 상태를 보다 안정되고 유지할 수 있게 되는 것이 많은 의료 데이터로 증명되고 있다”고 말하고 있다. 

이러한 기술을 다음 단계로 진행시키는 주요 기술이 되는 것이 스마트폰과 태블릿 단말이다. 그러나 현재 발매되고 있는 제품에서는 충분한 역할을 기대할 수 없다. 의료기기 메이커는 향후 실적이 있는 알고리즘의 라이선스 공여를 받거나 기술을 적용하여 펌프나 모니터에 중요한 기술을 조합할 것이라고 한다. Pritchard씨는 “스마트폰 메이커는 스마트폰을 ‘의료기기’로서 FDA(미국 식품 의약품국)와 관련되는 것 등 바라지 않을 것”이라고 말한다. 

인공 췌장 시스템을 실현하는데 어느 정도의 처리 성능이나 메모리 용량이 필요하게 될지는 현재 불명확하다. 

미국에서는 1형 당뇨병 환자가 300만 명에 이른다. 그리고 연간 3만 명이 당뇨병이라고 진단되고 있다고 한다. 당뇨병 환자 중 20%가 인슐린 펌프를 몸에 걸치고 있지만 연속식 글루코오스 모니터를 몸에 걸치고 있는 것은 불과 2%다. 만성병 모니터링 세계 시장은 2016년 3억 7,000만 달러(약 4,070억 원)에 이를 것으로 예측되고 있다. 

(지식리포터 주 1) 당뇨병(糖尿病) 

인슐린 작용의 부족에 의한 만성 고혈당증을 특징으로 하면서 여러 특징적인 대사 이상을 수반하는 질환군이다. 인슐린은 주로 탄수화물 대사에 관여하므로 당뇨병은 탄수화물 대사의 이상이 기본적인 문제이나 이로 인해 체내의 모든 영양소 대사가 영향을 받게 되고 총체적인 대사상의 질병이라고 할 수 있다. 당뇨병은 현대에서 가장 중요한 만성 질병으로 꼽히며 특히 선진국일수록 발생 빈도가 높다. 

당뇨병은 크게 제1형 당뇨병과 제2형 당뇨병으로 분류된다. 제1형 당뇨병은 췌장 β 세포의 파괴성 병변에 의해 인슐린이 결핍되어 생기는 당뇨병으로 면역 매개형, 원인 불명형으로 나뉜다. 제2형 당뇨병은 인슐린 분비 저하와 인슐린 저항성으로 인해 생기며 이 두 가지 인자의 관여 정도에 따라 인슐린 분비 부족 우위 당뇨병과 인슐린 저항성 우위 당뇨병으로 나뉜다. 이외에도 임신 중에 처음 발생하거나 진단된 모든 형태의 내당능 장애를 임신성 당뇨병이라고 하며 정상과 당뇨병 사이의 혈당 농도를 보이는 경우를 경계형 당뇨라고 한다. 

(지식리포터 주 2) 글루코오스(glucose) 

흔히 포도당(葡萄糖)으로 부르는 물질은 알데하이드 기를 가지는 당의 일종으로 사슬 모양보다는 육각고리형 모양으로 흔히 존재한다. 분자식은 C6H12O6, 분자량은 약 180이다. 다당류로 결합했을 때의 형태에 따라 알파(alpha) 형과 베타(beta) 형이 있다. 

뇌, 신경, 폐 조직에 있어서 글루코오스는 에너지원으로 필수적이며 혈중 글루코오스 농도에 민감하게 반응하여 결핍증이 되면 즉각 경련을 일으키게 된다. D형·L형 2종의 광학 이성질체가 있는데, 천연으로는 D형만이 존재하며 이 D-포도당을 포도당이라 한다. 달콤한 과즙, 동물의 혈액·림프액 등에 유리상태로 존재하는 외에 글리코겐·녹말·셀룰로오스 등의 다당류, 설탕 등 소당류 및 여러 배당체의 구성성분으로서 또한 세포벽의 구성성분으로서 자연계에 널리 존재한다. 

포도당은 탄수화물 대사의 중심적 화합물로서 그 이용 경로는 매우 복잡하며 에너지원으로서 분해되는 경로는 특히 중요하다. 포도당은 먼저 헥소키나아제의 작용으로 글루코오스 6인산이 되고 해당과정을 거쳐서 피루브산으로 분해된다. 또한 호기적 조건에서는 TCA회로를 거쳐서 이산화탄소와 물로 분해된다. 

<참고자료> 인공 췌장 시스템의 개요(글루코오스 센서로부터 데이터를 취득하여 모니터에 송신한다. 데이터가 블루투스를 통해 스마트폰에 보내지면 그 데이터를 참고하여 인슐린 펌프를 제어한다.

출처 : KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』