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[소재] "전통천연물로 현대 질병 잡는다" 양현옥 박사 연구팀
이름 : 관리자 | 작성일 : 2016.09.25 | 조회수 : 8513

"전통천연물로 현대 질병 잡는다"

양현옥 KIST 연구팀, 통합형 성분·생리활성 분석 기술 개발
건강식품·천연물 의약품 활용 방안 모색   

# 사례 1 : 미나리아재비과에 속하는 다년생 초본식물인 부자(附子)는 독성이 강해서 사약의 주재료로 사용된 반면, 이를 적절히 사용하면 복부가 차고 신경이 쇠약한 환자 등을 위한 치료제로 활용될 수 있다.(천연물 사례 中)

# 사례 2 : 몸이 약한 회사원 A씨는 예전부터 한의원에서 보약을 지어 먹곤 했다. 그런데 최근에는 멀티비타민이나 홍삼 진액 등을 값싸고 손쉽게 구할 수 있어 대형마트를 주로 찾고 있다.(한의학 위기 사례 中)

자연 속에 있는 식물, 동물, 광물, 미생물 등에서 얻어지는 천연물은 수천에서 수만가지에 달한다. 천연물에는 인삼 사포닌, 녹차의 폴리페놀, 베리류 등 신체에 좋은 물질이 있는 반면 사용 용량이나 품종에 따라 긍정적이거나 부정적인 영향을 초래한다.

전통의학의 정보를 잘 활용해 검증하면 인체에 대한 부작용이 최소화되면서 질병 예방이나 신체 항상성 유지 등이 가능한 천연물을 찾아내고, 이를 효과적인 신약개발과 건강기능식품 개발에 연계 활용할 수 있다. 

최근 호흡계질환, 스트레스 등 현대 질병을 치료하기 위한 천연물에 대한 관심이 고조되고 있는 가운데 자동화된 시스템을 활용해 분석기술을 개발하고 과학적 검증을 통해 새로운 질병 치료제와 건강식품 개발 등을 모색하는 연구팀이 있다.

양현옥 KIST 박사 연구팀은 유전자동의보감사업단(단장 이도헌) 사업의 일환으로 전통 천연물 특화 통합형 초고속 성분·생리활성 분석 기술 개발을 수행하고 있다. 

천연물융합연구센터 연구진들의 모습.<사진=강민구 기자 />천연물융합연구센터 연구진들의 모습.<사진=강민구 기자>


◆ 천연물 연구는 전세계적인 추세···통합시스템 구축과 분석기술 개발 박차

"전통 천연물은 인류 역사와 함께 해온 축적된 임상시험 결과가 있어요. 약효를 극대화하거나 해로운 천연물이 무엇인지 선조들을 통해 검증됐죠. 동의보감 등 전통의학정보에 축적된 연구를 재조명해서 분자생물학과 같은 현대과학에 적용한다면 좋은 신약을 개발할 수 있을 것이라고 확신합니다."

양현옥 박사에 따르면 지난 30여년간 미국을 비롯한 주요 선진국은 유기합성방법의 비약적인 발전과 분자생물학의 눈부신 발전에 따라 신약개발에서 천연물 보다는 합성신약과 분자생물학 연구에 집중해 왔다.

신약개발의 성공 확률은 대략적으로 10만개 이상의 화합물을 갖고 10년 동안 연구해서 1개 정도에 불과할 정도로 낮다. 신약후보물질을 개발하고, 이에 대한 효능을 입증해도 동물실험이나 임상실험 등에서 전혀 예측하지 못한 부작용이 발생해 실패하는 경우가 많기 때문이다.

최근에는 이러한 손실을 방지하기 위해 인류의 축적된 경험과 실험 결과가 반영돼 있는 전통 천연물 연구에 전세계적의 연구자들의 관심이 고조되고 있다.

양현옥 박사를 포함한 총 11명으로 구성된 천연물융합연구센터 연구진은 천연물소재탐색 연구를 수행해 왔다. 특히, 연구진들은 치매나 파킨슨병과 같은 퇴행성 뇌질환에 적용할 수 있는 소재를 세포수준부터 활성기전까지 전반에 걸쳐 연구를 수행한다. 

대표적인 성과중 하나가 뇌신경보호 기능을 가진 항파킨슨천연물의약후보소재인 브레인 AP 처방을 개발해 한·미·일 특허 등록을 완료하고 기업체에 기술이전했다. 선급기술료만 3억원을 받았을 정도로 기술의 가치를 인정 받았다.

양 박사팀이 최근 중점적으로 수행하고 있는 연구는 전통천연물 특화 통합형 초고속 성분·생리활성 분석 시스템 구축과 관련된 기술 개발이다.

전통천연물 소재를 활용해 생리활성을 탐색할 때에는 동의보감이나 민간의학과 같은 전통의학서적 등이 활용된다. 수만가지의 천연물을 추출하고 분석하기 위해서는 시간이 많이 소모되기 때문에 양 박사팀은 이를 쉽고 빠르게 분석 가능한 iHTac(Integrated High Affinity Cromatography)라는 통합시스템을 구축했다. 

성분분리시스템(HTF)와 생리활성 탐색 시스템(HTS·HCS)와 같은 각종 장치가 통합적으로 연동되어 있어 1일 최대 1만개의 시료 효능을 검색하고, 필요한 성분을 분리·정제해서 이미징기반 다중세포기능 평가와 활성물질 탐색이 가능하다. 

멸균된 환경에서 시료를 넣으면 로봇팔이 자동적으로 움직여서 세포배양실과 세포측정기에 운반한다. 운반된 시료는 희석되고 용액이 분사되면서 분리·정제된다.

예를 들어, 유방암 세포 활성이 필요하다고 가정할 경우, 유방암 세포들이 분사되어 천연화합물이나 추출물을 각 농도별로 빠르게 처리할 수 있어 좋거나 나쁜 화합물을 분석할 수 있다.

양 박사는 "통합시스템에 수반되는 기술을 개발하고 있다"면서 "연구자들이 이 장비를 활용해 단시간내 유용한 물질들을 순도높게 분리하고 활성을 이미지로 보면서 물질을 탐색하고 경험을 축적할 수 있도록 연구활동을 하고 있다"고 설명했다. 

전통천연물 특화 통합형 초고속 성분·생리활성 분석 시스템.<사진=강민구 기자 />전통천연물 특화 통합형 초고속 성분·생리활성 분석 시스템.<사진=강민구 기자>


활성을 검증한 물질은 다시 실험쥐 모델 등을 통해 인체 적합성 등을 분석하게 된다. 가령 실험쥐 주변에 소음을 주거나 물에 빠트리는 등 인위적으로 스트레스를 주면 혈중 콜티코스테론(Corticosterone)이라는 호르몬 수치가 올라가게 된다. 이 때 약물을 주사하고 이 수치가 내려가면 스트레스 완화에 효과가 있다는 것이 입증된다.

양 박사팀이 동의보감 사업단에 합류한 것은 지난 2012년으로 이제 4년차에 접어 들었다. 일반적인 전통의학 기반의 처방은 널리 보급되어 있는 지식으로 간주되어 특허성을 확보하기 어렵기 때문에 현대과학으로 검증된 새로운 처방이 가능한 천연물 후보물질을 개발하는데 주력하고 있다. 

연구팀은 그동안의 축적된 연구를 기반으로 2~3가지 생약의 혼합처방으로 구성된 'BS 011'과 'BS 012'을 개발하는 등 가시적인 성과를 창출하고 있다. 궁극적인 목표는 전통천연물의 멀티콤포넌트에 특화된 고성능 고친화적인 기술을 확립해서 다른 연구자들도 활용할 수 있는 시스템 활용 기술을 완성하는 것. 

양 박사는 "BS 011은 항스트레스·항피로 건강식품 목표로 개발하고 있으며, BS012는 항염증 활성이 뛰어나 천연물 의약품 후보로 개발하고 있다"면서 "생체내  활성검증 중에 있는 이 물질들을 표준화하고, 기술이전을 통해 천연물 의약품과 식품으로 완성할 계획"이라고 말했다.

마우스 실험 등을 수행하고 있는 연구진의 모습.<사진=강민구 기자 />마우스 실험 등을 수행하고 있는 연구진의 모습.<사진=강민구 기자>


◆ 필요한 활성화 성분만 추출할 수 있다면?···"파이토레믹스 등 원천기술 확보 나설 것"

"천연물 속 각 성분의 활성 분획만을 추출한다면 어떨까요? 예를 들어 인삼 중에서도 필요한 사포닌 성분만 정제해서 섭취한다면 좋겠지요?"

국내에서 천연물 추출물과 분획물을 적용할 수 있는 기술은 아직 초기 단계에 있다. 각 분획별로 활성화가 높은 부분만을 분석하고, 이를 분리해 활용한다면 효과를 더 높일 수 있다. 또한, 개별적으로는 활성이 없던 구간을 조합해서 새로운 활성이 나올 수도 있다.

파이토레믹스(Phyto-Remix)는 크로마토그래피 기법을 이용해서 원하는 물질을 최단시간에 고성능·고친화적으로 분리·활용해서 패턴분석과 표준화하고, 처방전을 개발하기 위한 기술로 이 과정에서 필요하다.

양 박사는 "A,B,C,D 생약이 있다고 가정할 경우, 이를 단독으로 사용하거나 조합할 수 있는데 문제는 각 생약에 수천가지의 성분이 있어 모두 필요한 활성을 나타내지는 않고, 활성을 나타내는 구간도 다르다"면서 "이를 실용화하기 위한 원천기술 중 하나가 파이토레믹스 기술인데, 이 기법을 활용해 각 구획별 활성물질을 조사하고, 필요한 부분만을 추출하거나 이를 랜덤하게 조합해서 새로운 활성을 만들 수 있다"고 강조했다. 

한의학을 기반으로 하는 한국은 전통의학 천연물에 강점을 갖고 있어 앞으로의 활용 가능성이 높다. 서양 의학과 일원화되고 있는 중국이나 일본과는 달리 독자적인 명맥을 이어가고 있는 한의학이 장점을 갖고 있어 과학화를 통해 시너지를 창출할 수 있는 것이다. 

양 박사는 "한의사와 천연물 연구 과학자들이 소통하고 융합하면 시너지가 나올 수 있다"면서 "천연물이 표준화되고 분자생물학이 접목되면 과학적 근거를 마련하고, 좋은 건강 식품 등을 개발해서 글로벌 시장을 공략해야 한다"고 말했다. 


출처 : 대덕넷 http://www.hellodd.com/news/article.html?no=57119


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