과기정통부, 한반도 천연물 연구방안 논의한다
- 전통 천연물의 고부가가치화 방안 모색을 위한 전문가 토론회 개최

 

과학기술정보통신부(장관 유영민, 이하 ‘과기정통부’)는 2월 20일 한국과학기술연구원(KIST) 강릉분원 천연물연구소(강릉시 소재)에서 「한반도 천연물 연구를 위한 정책토론회」를 개최한다.
이번 토론회는 한반도에 소재하는 전통 천연물*을 글로벌 수준의 천연물 제품으로 개발하기 위한 방안을 모색하기 위해 추진된다.
 * 인삼, 옻 등 한반도에서 자생하며 전통적으로 활용되는 식물

 

최근 만성질환이 증가하고 유해화학물질에 대한 불안감이 확산되며 안전하고 인체친화적인 천연물 제품에 대한 수요가 증가하고 있다. 이에 따라 천연물의약품, 건강기능식품 등 글로벌 천연물 제품 시장은 연 7% 이상 성장하는 유망 시장으로 부상 중이다. 우리나라는 전통적으로 한의학, 민간요법 등에서 천연물을 적극 활용하여 왔으나, 전통 천연물에 대한 글로벌 수준의 과학적 원리 규명 및 원료 성분의 표준화가 미흡한 것이 한계로 지적되어 왔다. 이에 과기정통부는 천연물 관련 출연(연)*을 중심으로 천연물의 과학화·표준화를 위한 플랫폼을 개발하여 기업이 글로벌 수준의 천연물 제품을 개발하도록 지원하는 방안을 기획 중이다.
 * KIST, 생명(연), 식품(연), 한의학(연), 김치(연)


이번 토론회에서는 과기정통부에서 마련 중인 「한반도 천연물 가치 혁신 전략(안)」 소개 및 전통 천연물의 고부가가치화 방안에 대한 자유토론이 진행된다. 또한 북한에는 그간 과학적 연구가 진행되지 않아 잠재적 가치가 높은 1,000여 종 이상의 전통 천연물이 존재하는 것으로 추정되므로, 중점 추진 과제 중 하나로 천연물 분야의 남북 공동연구 방안 모색을 위한 논의도 이루어진다.

 

과기정통부 이진규 제1차관은 “전통 천연물에 첨단 과학기술을 융합하면 한반도의 가치를 세계에 알릴 수 있을 것”이라며, “특히 남북관계 등 여건 조성 시 협력 가능성이 높은 천연물 분야의 남북협력을 단계적으로 추진할 계획”이라고 말했다.

 

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현대인의 스트레스 해소를 위한 천연물 테라피

 

권학철 박사

기술 진보는 우리에게 더 편한 삶을 제공하지만 급속한 사회 변화에 따라 정신 스트레스도 증대하고 있다. 삶의 수준이 높아질수록 감정 고통이라는 문제 의식도 커져 가고 있다. 과학에서 스트레스는 실체를 알 수 없는 추상 개념이 아니다. 정신·생리 자극에 대한 신체 반응이다. 시상하부-뇌하수체-부신피질 축이라는 기능 부분과 스트레스 호르몬이라는 물질이 관여한다. 스트레스는 측정이 가능하다. 정밀 진단을 위한 다양한 설문과 생체 지표가 개발되고 있다. 스트레스는 생체 항상성 문제다. 신체는 이상 증상이 발생해도 곧 정상으로 회복된다. 그러나 스트레스가 지속되면 생체 대사에 균형이 깨져 건강을 해치고 질병을 유발한다. 이런 불균형은 판단력 저하, 수면 장애, 인지 기능 저하, 우울감, 일시성 통증 등을 일으킨다. 심하면 우울증, 불안 장애, 무기력증, 두통, 소화 기능 장애, 전신 통증으로까지 이어진다.

 

스트레스는 내면·외면 욕구가 생체 능력 범위를 넘어설 때 발생한다. 적당한 스트레스가 동기를 유발하고, 능력 강화를 촉진하는 이유다. 신체 항상성을 유지하는 수준에서 스트레스를 관리하는 것이 중요하다.  스트레스는 개인별로 원인이 다양하다. 한두 가지 약물로는 치유가 어렵다. 진통제나 신경안정제는 일시 증상을 완화하지만 생리 균형 파괴의 원인이 된다. 일상의 자연스러운 관리가 필요하다. 질병으로 악화되기 전에 생체 항상성을 복원하는 방법이 바람직하다. 복합 효능을 나타내는 천연물을 활용할 수 있다. 현재 사용되는 스트레스 해소 물질 대부분이 천연물이다. 부작용 없이 생체의 여러 시스템에 영향을 미칠 수 있는 천연물이 제격이다. 매일 빠지지 않고 하는 식생활을 관리하는 것이 좋다.

 

우리나라는 사람을 체질에 따라 구분하고, 이에 맞춰 병증과 약재를 다루는 전통 의학이 발달했다. 약선(藥膳) 음식 문화가 자리 잡았다. 약선 음식이 몸에 좋은 이유는 그 안에 들어 있는 천연물이나 천연 성분 때문이다. 천연물은 우리에게 친숙하고 환경 친화형이어서 건강보조식품이나 기능성 화장품 소재로도 각광받고 있다. 천연물 효능 관련 여러 기록을 살펴보면 초기 스트레스성 건강 이상에 적용할 수 있는 단서가 있다. 전 세계로도 백지·홍경천·복령·오미자·고추나물·쥐오줌풀 등 80종 이상의 천연물이 초기 우울 증상, 수면 이상, 불안 증상, 기분 장애에 사용될 수 있다고 알려졌다. 세계 시장에서 항스트레스 대표 천연물로는 우울증과 불안 장애 개선에 사용하는 고추나물, 진정 작용 및 수면 개선에 사용하는 쥐오줌풀을 들 수 있다. 특정 차에 많이 함유돼 있는 천연 성분인 테아닌은 집중력 지속, 긴장 완화, 숙면에 도움이 된다. 국내에서도 씀바귀·갈화·백년초·수련·가시오가피·연자육·죽순 등 다양한 약용 식물이 신경을 보호·조절, 스트레스 관리에 사용되고 있다.

 

이렇듯 많은 천연물이 스트레스 해소에 활용되고 있지만 효능 기전, 유효 성분이 정확히 알려지지 않은 경우도 많다. 최근에는 천연물의 복합 성분을 규명하고 성분 조성에 따른 생리 활성 변화를 확인하는 다양한 기법이 적용되고 있다. 효능 기전 문제를 풀 기반 기술은 천연물 개발에 도움을 준다. 한국과학기술연구원(KIST) 강릉분원 천연물연구소도 신경 보호, 뇌 기능 증진 효과가 있는 천연물 기전을 정밀 분석하고 있다. 전문 인프라와 인력을 갖추고 항스트레스 천연물 개발 연구를 수행한다.

 

현대인은 스트레스에 취약하다. 스트레스에 의한 건강 이상은 유전, 성별, 성장 환경, 직업, 생활 습관 등 개인별로 다르다. 통상의 증상 완화, 정신 안정 같은 접근법으로는 근본 치료가 어렵다. 스트레스를 받을 때 영화 감상, 여행, 기분 전환으로 해소하려는 경우가 많다. 체계를 갖춰서 만성 스트레스를 관리하기엔 부족하다. 스트레스는 개인 문제인 동시에 사회 문제다. 관리 또한 개인 차원과 전문 지식·정책이 병행돼야 한다.  한국 전통 의약 정보와 연계한 다양한 항스트레스성 천연물 개발이 필요하다. 스트레스를 줄여 주기 위한 항스트레스 헬스케어 같은 서비스가 중요하다. 개인이 천연물 활용과 연계한 식습관을 갖추는 것 역시 빼놓을 수 없다.

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미세먼지로부터 우리 눈을 지켜 주는

항산화 천연물

 


백화점, 대형마트 전자제품 매장에 예전과 달라진 점이 있다. 최전방에서 고객을 맞이하는 제품이 공기청정기라는 점이다. 최신 제품을 구매하기 위해서는 예약까지 해야 한다. 미세먼지와 황사 때문이다. 과학자는 연구실에서 실험하는 게 일이다. 마스크 착용이 필수다. 지난해 봄에는 미세먼지 때문에 마스크 물량이 부족, 배송이 지연되는 웃지 못할 상황도 있었다. 국민의 불안감, 상황의 심각성을 단편으로 보여 준다. 통계를 보면 좀 더 명확히 심각성을 확인할 수 있다. 미국 예일대와 컬럼비아대가 공동으로 2년마다 발표하는 환경평가지수(EPI)의 2016년 결과에 따르면 한국은 178개국 가운데 80위를 기록했다. 미세먼지 영향으로 대기 질 순위는 최하위권인 173위다. 경제협력개발기구(OECD)의 〃대기오염의 경제성 결과〃 보고서에 따르면 우리나라는 2060년 회원국 가운데 대기오염으로 인한 조기 사망률이 가장 높다. 경제 피해 규모도 가장 클 것으로 예상된다.

 

미세먼지를 근본부터 해결하려면 원인 물질 발생을 최소화하고 청정한 대기를 유지하는 것이 급선무다. 많은 시간과 노력이 든다. 그때까지 가만히 기다릴 수는 없는 노릇이다. 미세먼지는 코와 입을 통해 유입돼 알레르기성 비염, 기관지염, 폐기종, 천식과 같은 기관지 질환 및 폐포 손상 유발을 일으키는 것으로 알려져 있다. 코와 입을 통한 미세먼지 유입은 황사마스크를 착용하면 어느 정도 방지할 수 있다. 그러나 우리 모두 간과하고 있는 곳은 '눈'이다. 눈은 피부에 둘러싸여 있는 다른 장기 기관과 달리 외부 환경에 그대로 노출된 기관이다. 잠자는 시간을 제외하면 항상 노출되기 때문에 각별한 관리가 필요하다. 미세먼지와 접촉이 잦으면 염증성 눈질환인 알레르기성 결막염, 각막염 등의 발병 확률이 높아진다. 고려대병원 안과 연구팀은 미세먼지 성분 가운데 하나인 이산화타이타늄이 동물의 안구 염증을 일으키는 것을 확인했다.

 

초미세먼지가 안구 표면을 자극해 염증성 사이토카인을 증가시키고 눈물막의 안정성을 약화시킨다는 해외 연구도 있다. 미세먼지가 아니라 하더라도 현대인은 하루 종일 스마트폰이나 컴퓨터 같은 전자 기기에 노출된다. 눈의 피로가 쌓인다. 눈은 빛에 직접 노출되기 때문에 빛 에너지, 높은 대사 활동 영향으로 산화스트레스 발생 빈도가 매우 높다. 여기에 미세먼지 같은 이물질이 들어오면 눈은 스스로를 보호하기 위해 활성산소를 급격히 증가, 눈 질환이 가속화된다. 활성산소로 인한 산화스트레스를 최소화하고 질병을 예방하는 방법 가운데 하나가 항산화 천연물, 천연물 기능식품을 이용하는 것이다. 특히 천연물은 강한 항산화 효과가 있는 폴리페놀을 다량 함유하고 있다. 공명 구조를 통해 활성산소를 효율 높게 제거한다.

 

현재 식품의약품안전처가 인정하는 눈 건강기능식품의 기능성 항목에는 안구건조증 예방, 황반색소 밀도 유지, 피로도 개선이 있다. 루테인 복합물, 제아잔틴 추출물, 빌베리 추출물, 헤마토코쿠스 추출물 등이 기능성 원료로 인정받아 사용되고 있다. 새로운 소재와 기능성 발굴도 활발하다. 한국과학기술연구원(KIST) 강릉분원 천연물연구소는 안구 질환의 예방 및 치료 목적의 항산화 천연물을 집중 개발하고 있다. 천연물 라이브러리와 초고속 활성 검색 시스템을 활용, 효능이 우수한 후보 소재를 발굴한다. 실험으로 유효성을 검증한다. 최근 비타민 함유량이 매우 높은 감나무잎이 주목받았다. 항산화 효과로 인해 눈 건강에 뛰어난 효과가 있는 것을 확인했다. 새로운 기능성 원료로 인정될 것으로 기대된다. 국내산 토종 산채류에도 클로로겐산, 카페오일퀴닉산 등 화합물이 다량 함유돼 있다. 눈 건강 개선 효과가 기대된다. 옛말에 '몸이 천 냥이면 눈이 구백 냥'이라고 했다. 인간은 정보의 80%를 눈을 통해 받아들인다. 그만큼 눈이 매우 중요한 감각 기관이라는 데 이견이 없을 것이다. 우리의 소중한 눈, 외부의 끝없는 습격으로부터 보호와 관리가 절실하다.

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이달의 KIST인상 수상자 발표
장준연 박사, 엄병현 박사 총 2 명 ‘이달의 KIST인상’ 수상

 

한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권)은 8월 28일(월) KIST 본원에서 우수한 연구업적을 달성한 총 2 명의 연구자들이 ‘이달의 KIST인상‘을 수상했다고 밝혔다.  차세대반도체연구소 장준연 박사(소장)는 차세대 반도체 소재로 주목받고 있는 ‘반도체 나노선’을 이용하여 상온에서 고효율로 스핀을 주입하고 검출 성능을 획기적으로 높일 수 있는 기술을 개발, 기존에 저온에서만 작동하였던 한계를 극복하여 상온에서 동작하는 스핀 트랜지스터 개발 가능성을 한층 높였다. 이 기술은 스핀 트랜지스터의 동작온도를 획기적으로 개선할 수 있는 새로운 방법을 제시하였으며, 본 연구결과는 ‘Nature Communications’ 6월 호(2017년)에 게재되었다. 장준연 박사는 스핀트로닉스 분야 기술 발전에 큰 기여를 한 공로로 이달의 KIST인상을 수상했다.  또한 KIST 강릉분원 중소기업지원센터 엄병현 박사는 원료가공체제 노하우를 바탕으로 3개의 특허를 포함하여 생리활성기능을 증진시키는 ‘오죽-소나무 기반 스포츠 드링크 기술’을 개발하여, 지난 4월, 명송 바이오주식회사에 기술이전 계약을 체결하였다. 엄병현 박사는 KIST 강릉분원의 중소기업지원 및 지역경제 활성화 목표에 맞춰 기술이전을 통한 지역 패밀리 기업 지원으로 기술지원 구심체 역할을 수행한 공로를 인정받았다. 이달의 KIST인상은 원의 발전에 가장 창조적, 혁신적으로 기여한 우수 직원을 발굴하여 포상함으로써 연구(업무)활동의 활성화하고자, 해당부서장이 적격후보자를 추천하여 포상심의위원회 심의를 거쳐 최종 선정된다.

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KIST 강릉분원, 피부노화 개선 천연물 소재 개발로

코오롱생명과학㈜과 기술실시 협약식 개최 
몽골 전통약용식물로 피부노화 개선 및 피부재생 촉진 소재 개발 
기능성화장품 원료 산업화를 통한 글로벌 코스메슈티컬 시장 진출 목표

 

한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 강릉분원 천연물연구소(이하 강릉분원, 분원장 오상록)과 코오롱생명과학(주)(대표이사 이우석)는 8월 22일(화) 11시 KIST 강릉분원 천연물연구소에서 ‘피부노화 개선 및 피부재생 촉진을 위한 기능성 화장품 및 의약외품 후보물질’에 대한 기술이전 및 연구협력을 위한 착수기본료 3.5억 원의 기술실시 협약식을 가졌다. 본 성과는 KIST SFS융합연구단 노주원 단장 연구팀이 개발한 기술로서, KIST 기관고유사업, 과학기술정보통신부(장관 유영민)의 ‘한-몽골 과학기술협력센터사업’ 연구과제의 지원을 통해 개발되었다. KIST 연구팀이 개발한 몽골 약용식물 유래 피뿌리풀 추출물은 피부각질세포 이동 촉진, 피부섬유아세포 내 콜라겐 생성 증진 및 주름유발효소 생성 억제 효능이 탁월하며, 피뿌리풀 원료는 몽골 칭기즈 칸 시대에 병사 혹은 말의 창상(상처) 치유 목적으로 사용된 것으로 알려져 있다. 또한 연구진은 피뿌리풀의 주요 성분을 분석하고 기능성을 연구한 결과, 피뿌리풀의 기능성분인 쿠마린류 8종의 화합물이 세포이동, 콜라겐 합성, 주름유발효소 억제에 관련하는 유전자 및 작용기전을 밝혀내고 이를 국제 저명 학술지에 최근 게재한 바 있다 (Scientific Reports, 2017). KIST 이병권 원장은 “전 세계적으로 노화방지 및 웰빙에 대한 관심이 증대되는 가운데, 이번 피부노화 개선 천연물 소재의 기술이전은 국내는 물론 글로벌 코스메슈티컬(Cosmeceutical, 의학적으로 검증된 성분이 함유된 기능성 약용 화장품) 시장에 고부가가치를 창출할 것으로 기대된다.”라고 밝혔다.  코오롱생명과학(주) 이우석 대표이사는 “이번 기술이전 된 천연물 소재는 코스메슈티컬 시장에서 수요가 많은 피부노화 개선 및 피부재생이 탁월한 화장품 원료로써, 세계시장에서 각광받는 기능성화장품 원료 산업화를 통한 신규시장 창출 등의 파급효과가 매우 클 것으로 기대한다.”고 밝혔다.

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KIST 강릉분원, 피부노화 개선 천연물 소재 개발로

코오롱생명과학㈜과 기술실시 협약식 개최 

 

- 몽골 전통약용식물로 피부노화 개선 및 피부재생 촉진 소재 개발 
- 기능성화장품 원료 산업화를 통한 글로벌 코스메슈티컬 시장 진출 목표

 

한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 강릉분원 천연물연구소(이하 강릉분원, 분원장 오상록)과 코오롱생명과학(주)(대표이사 이우석)는 8월 22일(화) 11시 KIST 강릉분원 천연물연구소에서 ‘피부노화 개선 및 피부재생 촉진을 위한 기능성 화장품 및 의약외품 후보물질’에 대한 기술이전 및 연구협력을 위한 착수기본료 3.5억 원의 기술실시 협약식을 가졌다.

그림 1. 피부노화 개선 소재인 몽골약용식물 피뿌리풀 지상부

본 성과는 KIST SFS융합연구단 노주원 단장 연구팀이 개발한 기술로서, KIST 기관고유사업, 과학기술정보통신부(장관 유영민)의 ‘한-몽골 과학기술협력센터사업’ 연구과제의 지원을 통해 개발되었다. KIST 연구팀이 개발한 몽골 약용식물 유래 피뿌리풀 추출물은 피부각질세포 이동 촉진, 피부섬유아세포 내 콜라겐 생성 증진 및 주름유발효소 생성 억제 효능이 탁월하며, 피뿌리풀 원료는 몽골 칭기즈 칸 시대에 병사 혹은 말의 창상(상처) 치유 목적으로 사용된 것으로 알려져 있다. 또한 연구진은 피뿌리풀의 주요 성분을 분석하고 기능성을 연구한 결과, 피뿌리풀의 기능성분인 쿠마린류 8종의 화합물이 세포이동, 콜라겐 합성, 주름유발효소 억제에 관련하는 유전자 및 작용기전을 밝혀내고 이를 국제 저명 학술지에 최근 게재한 바 있다 (Scientific Reports, 2017).

그림 2. 피뿌리풀 추출물의 세포 이동 및 콜라겐 생성 증진

KIST 이병권 원장은 “전 세계적으로 노화방지 및 웰빙에 대한 관심이 증대되는 가운데, 이번 피부노화 개선 천연물 소재의 기술이전은 국내는 물론 글로벌 코스메슈티컬(Cosmeceutical, 의학적으로 검증된 성분이 함유된 기능성 약용 화장품) 시장에 고부가가치를 창출할 것으로 기대된다.”라고 밝혔다. 코오롱생명과학(주) 이우석 대표이사는 “이번 기술이전 된 천연물 소재는 코스메슈티컬 시장에서 수요가 많은 피부노화 개선 및 피부재생이 탁월한 화장품 원료로써, 세계시장에서 각광받는 기능성화장품 원료 산업화를 통한 신규시장 창출 등의 파급효과가 매우 클 것으로 기대한다.”고 밝혔다.

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포유동물의 희생을 줄이면서 신규 항암제의 독성 평가 가능
향후 바이오제품 및 환경유해물질의 독성평가에 활용될 것으로 기대

  

2002년 노벨 생리의학상을 수상한 시드니 브레너는 ‘예쁜꼬마선충’을 생물학 실험실에 도입하여 현대 유전학, 발생학, 특히 신경생물학에서 생명현상에 대한 엄청난 지적 성과를 끌어냈다. 예쁜꼬마선충(Caenorhabditis elegans)은 흙에 서식하는 1 밀리미터 정도 크기의 투명한 벌레로 900여개의 체세포와 300여개의 신경세포, 2만 여개의 유전자로 구성되어 있다. 꼬마선충의 유전자 중 40%가 인간에게 보존되어 있는 것으로 밝혀져 세포 사멸, 노화 등의 생물학적 기작이 인간에게도 적용될 수 있다고 알려졌다.

한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 강릉분원 천연물연구소(분원장 오상록) 시스템천연물연구센터 강경수 박사팀(제1저자 KIST 이소영 석사과정)은 이러한 예쁜꼬마선충을 이용하여 항암제의 독성을 평가하는 기술개발에 성공하였다. 식의약품, 화장품 등을 개발하는 바이오산업에서는 제품의 안전성을 담보하기 위하여 독성평가 과정을 거치게 된다. 이러한 평가과정에서는 쥐, 토끼, 개와 같은 포유동물들의 희생이 따르기 때문에, 동물실험윤리 이슈와 경제성 측면의 문제가 발생하게 된다. 뿐만 아니라 미세먼지, 환경호르몬, 중금속, 잔류농약, 합성화학제품, 녹조독소 등 환경유해물질의 위험성이 대두됨에 따라, 이러한 환경유해물질의 위험성을 가늠하기 위한 독성평가가 증가하게 되고, 동물실험이 보다 많이 수행될  수밖에 없는 실정이었다.  
연구진은 이러한 배경에서 포유동물을 대신하여 항암제의 독성을 평가하기 위한 실험동물로 예쁜꼬마선충을 선택하였다. 즉, 실험용 쥐 대신 예쁜꼬마선충에게 항암제를 먹인 후, 행동이나 성장에는 문제가 없는지 혹은 이 벌레가 낳는 알의 개수에는 변화가 없는지를 관찰함으로써 항암제의 독성이 동물의 건강에 미치는 영향을 평가하였다. 하나의 새로운 항암제 개발을 위한 효능과 독성 평가 과정과 비교해보면, 기존의 독성 평가 수행 시 한 달 이상의 연구기간동안 실험용 쥐 100여 마리 정도를 희생시켜야하는 반면, 예쁜꼬마선충을 이용한 독성평가의 경우 포유동물을 이용한 실험 없이 일주일이면 평가 결과를 얻을 수 있었다. 기존방법인 쥐를 이용한 독성평가는 쥐의 체중변화, 조직병리분석 및 혈액검사를 바탕으로 이루어지는 반면, 벌레를 이용한 실험은 벌레의 크기변화, 알의 개수, 알의 부화속도, 생식세포 형태관찰 등을 통해 항암제의 독성을 가늠할 수 있었다.  

<그림 1> 항암제가 예쁜꼬마선충의 성장과 생식에 미치는 영향 항암제를 먹이지 않은 벌레(왼쪽, 대조군)에 비하여, 항암제를 먹인 벌레 (오른쪽) 성장이 느려지고, 알을 훨씬 적게 낳는 것을 확인할 수 있다.

KIST 강경수 박사는 “예쁜꼬마선충은 비록 벌레이긴 하지만, 사람과 유사한 소화기관, 신경기관, 유전자를 가지고 있어서, 향후에는 항암제의 독성평가뿐만 아니라 여러 가지 식의약품의 효능발굴이나 약물의 작동원리를 밝히는 데에도 요긴하게 쓰일 수 있다.”고 설명하였다. 연구진은 현재 ‘예쁜꼬마선충 평가법’을 이용하여 항암제 후보물질과 여러 가지 환경유해물질 등 보다 다양한 케미컬을 대상으로 독성평가 시험을 진행하고 있다. 뿐만 아니라 향후 연구진은 천연물로부터 장건강을 좋게 하는 건강기능식품 개발과 같은 새로운 식의약품, 화장품 개발과정에서도 효능과 부작용을 검증하기 위해 이 벌레를 활용할 계획이다. 이를 통해, 포유동물의 희생을 최소화함으로써 동물연구윤리를 지켜나가고, 꼭 필요한 부분에 포유동물 실험을 집중함으로써 연구의 효율성을 보다 높일 수 있을 것으로 기대하고 있다.

 

본 연구는 미래창조과학부 지원으로 KIST 기관고유사업과 농림축산식품부의 고부가가치식품기술개발사업을 통해 수행되었으며, 국제학술지인 ‘환경독성학회지(Environmental Toxicology)’에 6월호 표지논문으로 게재되었다.
   
 * (논문명) Toxicological evaluation of the topoisomerase inhibitor, etoposide, in the model animal Caenorhabditis elegans and 3T3-L1 normal murine cells.
          - (제1저자) 한국과학기술연구원·강릉원주대학교 학연협동과정 이소영 석사과정(학연생)
          - (교신저자) 한국과학기술연구원 강경수 선임연구원

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녹내장 등 망막질환에 효과적인 경구용 시신경 보호소재 발굴
향후 개별인정형* 건강기능식품 및 안과질환용 의약품 개발 기대

*개별인정형 : 국내에서 신규로 개발된 소재(원료)또는 수입된 소재 중 개발자나 수입자가 해당원료에 대한 안전성 및 기능성에 대하여 공인된 과학적 검증자료를 첨부한 이후 심의에 의해 식약청이 승인한 원료를 의미.
  
최근 인구 고령화, 스마트폰 등 전자기기 사용의 증가와 같은 사회적 이슈나 황사와 미세먼지와 같은 환경문제로 인해 안과질환이 급증하고 있다. 국내 3대 안과질환(녹내장, 황반변성, 당뇨망막병증)으로 진료를 받는 인구수가 매년 10% 이상씩 증가하고 있으며, 전 세계 시장도 2016년 203억불 규모에서 2025년 323억불로 매년 연평균 5% 이상 급속히 증가하는 추세이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) KIST 강릉분원 천연물융합연구센터 정상훈 박사팀은 감잎의 시신경 보호 효능 및 이에 대한 분자기전을 최초로 규명하여, 감잎 추출물로부터 시신경 보호 효능을 입증했다고 밝혔다.

<그림> 시신경 압박손상 동물모델에서 감잎 추출물의 시신경 보호효과

기존에 학계에 보고된 바에 의하면, 감잎은 비타민 함유량이 레몬의 20배에 달하며, 항산화, 항염증, 항암 등 다양한 효능이 있는 것으로 알려졌다. 고의학서인 ‘동의보감’과 ‘본초강목’에서는 감잎의 효능이 혈액, 심장과 관련이 높아 순환기 질환 예방, 당뇨, 피부질환 치료에 사용했다고 전해진다.  연구진은 KIST 강릉분원에서 보유하고 있는 수백 종의 천연물라이브러리로부터 시신경세포 사멸을 억제할 수 있는 후보소재를 발굴하였고, 과학적 연구를 통해 감잎 추출물이 시신경세포의 사멸을 억제하고, 세포의 활성산소 생성억제 효과가 뛰어남을 규명하였다. 또한, 동물실험을 통해 시신경의 손상면적을 감소시키는 효과를 입증했다. KIST 정상훈 박사는 “감잎은 항산화 효과가 매우 뛰어나 시신경을 포함한 망막보호효과가 탁월하다. 기존의 치료제는 안구 내에 직접 주사를 하거나 점안을 하는 등 복용에 불편함이 있었으나, 감잎 소재는 독성이 없어 경구용으로 복용이 편리하다”고 말하며, “기존 치료제와 병행할 시, 보다 높은 치료효과를 기대할 수 있다.”고 밝혔다. 연구진은 추가 연구를 통해 감잎 추출물이 안압을 하강시키는 효과 또한 탁월하다는 결과를 도출해 녹내장 환자 또는 고안압증 환자에게 의약품으로 사용될 수 있는 점을 시사했다. 또한, 향후 감잎을 활용한 식품소재가 눈 건강기능식품으로 적용될 것으로 기대한다고 밝혔다.


본 연구는 미래창조과학부 지원으로 KIST 기관고유사업을 통해 수행되었으며, 지난 4월 20일(목) 국제학술지인 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)’에  온라인 게재되었다.   

 * (논문명) Persimmon Leaves (Diospyros kaki) Extract Protects Optic Nerve Crush-Induced Retinal Degeneration
           - (제1저자) 한국과학기술연구원 안홍열 연구원    
          - (교신저자) 한국과학기술연구원 정상훈 책임연구원

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스마트팜 2.0 핵심기술 8개 테스트할 수 있는 실증팜 오픈식 개최
KIST 강릉분원 내 실증팜 구축으로 스마트팜 2.0 기술 상용화에 박차

           

한국과학기술연구원(이하 KIST, 원장 이병권)을 비롯한 5개 출연연구기관들이 한자리에 모여 스마트팜 2.0 기술*의 핵심기술인 작물생육계측 및 분석기술, 온실 맞춤형 복합환경시스템 등을 개발하고 이 기술들을 테스트할 수 있는 실증팜을 KIST 강릉분원 천연물연구소(분원장 오상록) 내 설치하고 4월 21일(금) 개소식을 개최하였다.

*스마트팜 2.0 기술 : 온실 내 작물 생육 중심의 복합환경제어시스템을 구현하여 작물의 생산성 증대를 이끄는 기술

이날 개소식 행사에는 국가과학기술연구회 이상천 이사장을 비롯하여 KIST 이병권 원장, 한국생산기술연구원 이성일 원장, 한국식품연구원 박용곤 원장과 스마트팜 관련 학계, 기업과 연구소 등의 주요 인사들이 참석하여 SFS융합연구단에서 개발한 핵심기술 설명회 및 시연회를 관람했다.  미래창조과학부와 국가과학기술연구회의 지원으로 2015년 10월부터 시작된 스마트팜 2.0 기술개발 연구는 KIST를 주관기관으로 하여 한국전자통신연구원(ETRI), 한국생산기술연구원(KITECH), 한국에너지기술연구원(KIER), 한국식품연구원(KFRI) 등 5개 연구기관이 참여하고 있다.

이번에 설치된 실증팜은 건축면적 1,386m2(420평)의 규모로서 내부에는 본 연구를 통해 개발된 각종 요소기술의 성능을 검증할 뿐 아니라 기존 제품과의 성능 비교도 할 수 있도록 4개로 구성된 작물재배실(총 792m2(240평)) 및 기계실, 온실통합운영실로 구성되어 있다. 연구진들은 본 실증팜을 통해 연구실에서 개발된 기술을 즉시 테스트할 수 있어 기술개발에 시너지 효과를 기대하고 있다. 본 실증팜에서 테스트할 핵심기술들은 1)작물 생육계측 및 분석기술, 2)복합생리/환경 계측 센서기반 스마트 관수시스템, 3)스마트 양배액 처리기술, 4)스마트 복합환경제어시스템, 5)스마트 온실작업관리시스템, 6)에너지 최적관리시스템(복합열원이용 포함), 7)스마트팜 정보활용시스템, 8)식의약 원료용 기능성 작물 재배기술 등 8개이다. 향후 실증팜은 테스트베드 역할 외에도 스마트팜 기술을 이용하여 창업하려는 창농인들의 체험을 통한 교육의 장으로도 활용될 예정이다.
 
또한 SFS융합연구단에서는 개발된 기술을 다양한 작물 및 환경조건에서 테스트하기 위하여 이번 개소한 실증팜 외에도 이미 강릉 사천, 충남 천안에도 실증팜을 설치하여 운영 중이며, 특히 현재 지자체를 중심으로 스마트팜 단지를 조성 중인 태안군과 포항시와도 업무 협약을 체결하여 SFS융합연구단이 개발한 스마트팜 2.0 기술을 적용하여 올해 말부터 본격적으로 대규모 실증사업에 착수할 예정이다. SFS융합연구단 노주원 단장은 “KIST 강릉분원 내에 실증팜이 설치됨으로써 그동안 개발된 기술들의 즉각적인 실증이 가능케 되어 상용화에 더욱 박차를 가하게 됐다”면서 “앞으로 추가 기술개발 및 농가 보급확산은 미래창조과학부, 농림축산식품부, 농촌진흥청과 스마트팜 R&D협업체계 하에 진행할 예정이며, 지자체와 공동으로 스마트팜 시범사업을 통해 개발된 기술을 발전시켜 나갈 계획”이라고 밝혔다.

 

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기존 상처 치유제 원료(병풀) 대비 상처치유 효능이 뛰어난 피뿌리풀 발굴
향후 상처 치료용 천연물 신약 및 기능성 화장품 개발 기대

한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) SFS융합연구단 노주원 박사 연구팀은 수 년간의 한-몽골 과학협력연구를 통해 몽골 전통약용식물 피뿌리풀 추출물로 부터 상처치유 효능을 입증했다고 밝혔다. 이번 연구 결과는 피뿌리풀 추출물의 활성성분 동정 및 이에 대한 상처치유 효능 분자기전을 최초로 규명한 것으로, 국제학술지인 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)’에 2월 22일(한국시간)자 온라인 게재되었다. 몽골, 중국, 러시아에서 주로 자생하는 ‘피뿌리풀’은 항염증, 항암, 항균활성 등 다양한 효능이 보고되었으며, 몽골 칭기즈 칸 시대에 병사 혹은 말의 창상*치유 목적으로 사용된 것으로 알려져 있다.

*창상(wound) : 외부 압력에 의해 조직의 연속성이 파괴되는 상태. 날이 있는 연장 등에 다친 상처
연구진은 피뿌리풀 추출물이 대식세포의 염증반응 억제, 각질세포의 세포이동 촉진, 섬유아세포의 콜라겐 합성 증진 효과를 확인했고, 동물실험을 통해 기존 상처치유제 원료인 병풀** 추출물보다 빠른 속도로 창상 면적을 감소시키는 효과를 입증했다.

**병풀(Centella Asiatica Extract) : 허브의 일종인 여러해살이 풀로 진정, 상처치료 효능 지님
또한 피뿌리풀의 주요 성분을 분석하고 기능성을 연구한 결과, 연구진은 피뿌리풀의 기능성분이 쿠마린***류임을 확인했고, 이러한 8종의 화합물이 염증반응, 세포이동, 콜라겐 합성에 관련하는 유전자를 조절하는 상처치유 작용에 대한 기전을 규명했다. 

***쿠마린(coumarin) : 헤테로고리계열에 속하는 유기화합물
노주원 박사는 “피뿌리풀은 전통적으로 민간에서 사용해 온 안전한 소재이다. 지표/기능성분도 확인된 상처치유 효능이 우수한 소재로서 천연물 신약 및 기능성 화장품으로서의 산업화 가능성이 매우 높을 것으로 기대된다”라고 밝혔다.


노주원 박사는 2004년부터 한-몽골 양국 간 과학기술협력에 기여해왔으며, 2011년 몽골과학원 ‘최우수 연구자상’, 2012년 몽골 보건복지부 명예훈장에 이어 작년 7월, 몽골 정부에서 ‘우수 과학자상’을 수상한 바 있다. 본 연구는 미래창조과학부(장관 최양희)지원으로 KIST 기관고유사업의 지원으로 수행되었다.  

 * (논문명) Stellera chamaejasme and its constituents induce cutaneous wound healing and anti-inflammatory activities
           - (제1저자) 한국과학기술연구원 김명석 연구원, 이희주 연구원      
           - (교신저자) 한국과학기술연구원 노주원 책임연구원

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