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우리가 즐겨 마시는 녹차에는 떫은 맛을 좌우하는 카테킨(catechin) 성분이 들어있다. 폴리페놀의 일종인 카테킨은 우리 신체에 여러 가지 좋은 작용을 하는 것으로 알려져 있다. 발암억제와 동맥경화 억제, 혈압상승 억제 뿐 아니라 항바이러스, 항비만, 항당뇨, 항균, 해독, 소염 작용 등 다양한 역할을 하는 것으로 전해지면서 ‘녹차는 곧 몸에 좋은 차’ 라는 공식이 성립됐다. 하지만 녹찻잎마다 카테킨 성분 함유량이 달라 동일한 양을 섭취하고 싶은 소비자에게 정확한 수치를 제공하는 것은 결코 쉽지 않다. (재)유전자동의보감사업단 권성원 서울대 교수팀은 이처럼 전통 천연물의 성분을 표준화 할 수 있는 방식을 고민하고 있다.

전통 천연물에도 표준화가 적용된다면

권성원 교수팀은 천연물 관리의 난제로 꼽혔던 천연물 소재의 발굴과 표준화, 품질관리 등을 효과적으로 개선해 나갈 수 있는 방식을 연구하고 있다.

세계적으로 성공한 천연물신약 및 건강기능식품의 경우 원료에 비해 부가가치는 수십, 수백만 배에 이른다. 실제로 1981년부터 2010년까지 세계 의약품 시장의 전체 신규화합물을 분석한 결과 천연물 유래 물질이 전체 시장의 약 50%를 차지한 것으로 나타났고, 이에 따라 전통 천연물의 소재를 체계적으로 관리해야 할 필요성이 제기되고 있다.

권성원 교수팀은 천연물 관리의 난제로 꼽혔던 천연물 소재의 발굴과 표준화, 품질관리 등을 효과적으로 개선해 나갈 수 있는 방식을 연구하고 있다. MC 분석기반기술과 MC 지문분석법 개발을 통해 소재의 표준화 및 품질관리의 어려움을 해결하고 소재 맞춤형 가공 공정 개발을 통해 신소재 발굴을 하고자 한 것이다.

“2012년부터 ‘대사체학 기반 전통천연물 Profiling DB 구축’ 프로젝트를 진행하고 있습니다. 이번 과제는 저희 팀만의 독특한 색깔을 보여주고 기존에 없던 실질적인 표준화를 만들어보자는 의도에서 기획됐습니다. 결론적으로 말하면 ‘진짜 표준화를 만들어보자’ 는 목표를 갖고 있어요. 약으로 치자면 제조성분의 표준화가 아닌, 복용하는 성분의 표준화를 이루자는 거죠. 예를 들어 녹차에는 카테킨 성분이 있는데 일정 양 안에 카테킨 성분이 얼마나 들어있는지 보다 카테킨 성분 일정량을 섭취하려면 녹찻잎을 얼마나 넣어야 하는가를 프로파일링 하는 거예요.”

순서가 바뀐 셈이다. 기존의 표준화 연구보다 더 직접적이고 명확한 접근이라고 할 수 있다. 권성원 교수는 “세포 내 대사물질을 분석하는 대사체학을 통해 천연물의 DB를 효과적으로 구축하고 싶었다”고 덧붙였다.

화학적 표준화에서 생물학적 표준화로

권성원 교수팀은 카테킨 항산화 성분을 보다 정확하게 연구하는 데 연구계획을 두고 있다.

대사체학은 전통 천연물 소재를 연구하는데 중요한 역할을 한다. 추출방식에 따른 함량의 차이, 동일기원 식물일지라도 년차에 따라 어떤 다른 성분이 함량 됐는지 등을 알려주기 때문이다. 권성원 교수는 “대사체학 연구가 필요한 이유는 전통천연물의 다양한 성분의 시너지 효과를 더욱 정확하게 알아내기 위해서”라며 “성분의 시너지가 중요한 전통 천연물의 경우 대사체학을 적용하면 보다 명확한 성분관리가 가능해진다”고 이야기했다.

“앞으로 저희는 카테킨의 항산화 성분을 보다 정확하게 연구하고자 합니다. 예를 들어 녹차 섭취 후 주름이 개선된다고 해볼까요? 이 때 주름이 개선되는 이유가 혹시 카테킨이 아닌 다른 성분일 수도 있죠. 헌데 주름을 개선시켜주는 그 성분이 녹찻잎마다 다르게 들어있다면 우리는 권장량을 복용해도 매 번 똑같은 주름개선 효과를 얻지는 못할 거예요. 정확한 성분을 파악해서 그 성분의 정확한 섭취량을 알아내는 게 중요한 이유죠. 이 때 기존의 방법이 ‘화학적 표준(Chemicalfinger printing)’ 이라면 저희가 이번에 접근하는 방식은 ‘생물학적 표준(Biofinger printing)’입니다.”

생물학적 표준이란 추출물 내의 성분들이 표적에 동시 작용했을 때 각 성분의 역할을 고려한 새로운 분석지문이다. 일반적 분석지문이 화학적 특성에 따라 결정됐다면 바이오핑거프린팅은 물질의 생물학적 작용을 고려한다.

권 교수는 “품질의 기반은 약효에 있다는 측면을 고려했을 때 바이오핑거프린팅을 이용한 품질관리는 오류 없이 정확하게, 좋은 약효를 가진 원료들만 판별할 수 있는 우수한 기술”이라며 “바이오핑거프린팅을 획득하면 향후 생물학적 검증 없이 원료의 약효를 예측할 수 있지 않을까 기대되는 지점이 있다”고 강조했다.

차별화된 연구로 독보적 분야 확보할 것

바이오핑거프린팅은 표적에 따라 변화하며, 해당 연구 분야는 아직 시작단계에 불과한 상태다. 권성원 교수는 앞으로 다양한 학문 분야를 융합해 바이오핑거프린팅을 정확하게 획득할 수 있는 체계를 먼저 확립함으로써, 다양한 소재에 적용할 계획이라고 이야기했다.

“저희는 앞으로 국제선도적인 천연물 품질평가 관리 체계를 확립하고 싶습니다. 여러 가지 목표가 있지만 가장 먼저 핑거프린팅을 이용한 품질관리 알고리즘을 개발하고 싶어요. 탄탄한 알고리즘이 기본이 돼야 좋은 연구 결과를 도출할 수 있기 때문이죠. 두 번째로는 바이오핑거프린팅을 확보할 수 있는 체계를 구축하고 싶습니다. 양적인 측면에서는 다양한 사업단 활용 소재에 기술을 적용해보고, 유용성을 검증하고 이외에도 성분분석 정보(profiling DB)를 구축하고자 합니다.”

전통천연물을 우수제품으로 개발하는 과정의 시작과 끝은 곧 연구와 제품화라고 할 수 있다. 여기에는 생물 다양성을 극복해가면서 천연물의 품질이 동등한 시료를 찾아내는 업무가 필요하다. 뿐만 아니라 이 과정이 있어야만 향후 제품개발과정 중 인·허가가 필요할 때 중요한 자료로 활용될 수 있다. 세계 각국의 공정서에서는 더욱 엄격한 품질관리 수준을 요구하기 때문이다.

“세계 의약품 시장은 ‘전통 천연물’을 일컬을 때 TCM(Traditional Chinese Medicine)이라는 용어를 사용합니다. 중국이 이 시장의 중심으로 인식되는 상황인 거죠. 저희는 이러한 인식의 판도를 바꾸고 싶어요. 작은 규모지만, 이 안에서 여러 성과가 나오면 우리나라만의 새로운 아이덴티티가 확립될 수 있지 않을까요. 세계에 우리 것을 보여주고 싶어요. 지금까지 화학적 표준화를 위한 구축을 어느 정도 했으니, 앞으로 생체 표준화를 위한 방법을 더욱 고민하고자 합니다.”