INTERVIEW - 이경민·이우정·이미영 코오롱 인더스트리 헬스케어 연구소 연구원
코오롱 인더스트리 미래기술원 헬스케어 연구소는 생물전환 기술을 이용해 프로바이오틱스Probiotics 균주인 락토바실러스가 생산하는 천연 항균 물질로 화장품 항균 소재(PreserVeil®, INCI Lactobacillus ferment)를 개발했다. 코오롱 인더스트리 미래기술원 헬스케어 연구소 이경민‧이미영 수석연구원과 이우정 책임연구원에게 천연 화장품 항균제인 ‘PreserVeil®’에 대해 서면으로 들었다.
Q. 프로바이오틱스 관련 화장품 분야의 최신 연구 흐름이 궁금합니다.
프로바이오틱스는 인체에 이로움을 주는 살아있는 균을 총칭하는 것으로 이를 포함하는 마이크로바이옴Microbiome은 이미 화장품 시장에서 크게 주목받고 있습니다. 하지만 화장품 분야에서 프로바이오틱스의 사용은 미생물한도에 대한 규제와 제형 내에서 균의 성장에 의한 제형 안정성 하락 그리고 장기 보관 시 오염방지를 위한 항균제 사용으로 생균을 사용하는 것은 무리가 있습니다. 그러므로 많은 연구기관에서 생균이 아닌 미생물의 대사산물 및 세포용해물을 이용하여 피부 상재 균총 중 유해균의 비율을 낮춤과 동시에 유익균의 비율 을 늘리는 방향의 연구를 진행하는 등 피부 건강에 도움을 주는 방향의 연구를 진행하고 있으며, NGSNext Generation Sequencing 기술을 통해 유익균을 밝히고 또 그 효과를 규명하는 연구를 진행하고 있습니다. 아직까지는 피부균총에서 유익균과 유해균에 대해서도 명확한 정의가 내려지지 않은 상황이지만 지속적인 연구를 통해 피부 마이크로바이옴의 안정화가 건강한 피부의 항상성 유지에 중요한 역할을 한다는 연구성과들이 많이 나올 것으로 기대합니다.
Q. 이번 연구 주제를 선택한 이유는 무엇인지요?
화장품 생산에서 항균제는 제조에 빠질 수 없는 원료이지만 그 안전성 때문에 항상 논란이 되어 왔습니다. 현재 사용되는 항균제의 피부 자극, 알러지 유발, 발암 이슈 등은 내추럴 하면서 안전성이 확보된 항균제의 니즈를 증가시키게 되었습니다. 아직은 화학 합성으로 만들어지고 있는 항균제에 크게 의존하고 있기에 우리는 프로바이오틱스가 유해균을 사멸하기 위해 다양한 물질을 생산하는 특성에 착안하여 이러한 물질로부터 안전성이 확보된 화장품 항균제를 개발하고자 하였습니다.
Q. Lactobacillus reuteri균을 사용한 이유가 있나요?
프로바이오틱스 중에서 락토바실러스 루테리Lactobacillus reuteri는 인간의 모유에서 처음 발견되어 모유 유산균으로 알려져 있습니다. 잘 알려진 바와 같이 수유부의 유선 내에는 미생물이 존재하지 않으므로 이는 모유 수유를 하는 인간의 피부 마이크로바이옴 중 하나로 볼 수 있습니다 Lactobacillus reuteri는 영유아의 면역을 증강 시킨다는 다수의 보고가 있으며 강력한 항균물질인 루테린을 생산함으로써 병원균을 억제시켜 건강 한 장을 유지하는데 기여합니다(그림 1).
Lactobacillus reuteri가 생산하는 루테린은 세균, 진균, 그리고 원생동물protozoa에 이르기까지 광범위한 항균력을 갖는 물질로 다양한 pH에서 이미 그 안정성이 보고된 물질입니다. 또한 최근 보고에 따르면 정상세포에는 독성이 없는 것으로 보고되어 안전성 또한 입증되고 있습니다. 우리 연구팀에서는 Lactobacillus reuteri가 인간 유래의 마이크로바이옴으로 안전하다는 점과 루테린의 항균력 및 안전성에 착안하여 화장품 항균제로 개발하기 위해 이 유산균을 이용한 연구를 수행하게 되었습니다.
Q. Bioconversion 기술을 이용했는데요. 이 기술에 대해 설명해 주세요.
생물전환Bioconversion은 생물을 촉매로 이용하는 방법으로 미생물을 이용한 발효나 효소를 이용한 화학물질 생산을 의미합니다. 일반적으로 발효를 통한 생산은 기질이 되는 탄소원을 이용하여 미생물의 대사과정을 통해 다양한 생산물을 만드는 것입니다. 이 과정에서 생산되는 대사 산물을 모두 이용하기도 하지만 특정 타깃만을 분리하기도 하는데 이러한 경우에는 별도의 정제 공정을 거치게 되므로 생산 비용이 높아지는 단점이 있습니다. 우리 연구팀에서는 Lactobacillus reuteri가 생산하는 유효 물질인 Reuterin을 포함하는 항균제, 즉 Preserveil®을 생물전환으로 생산하는 연구를 수행하였습니다. 생산 비용 문제를 해결하고자 고수율로 생산할 수 있도록 차별화된 신규 균주를 발굴하고 해당 효소만 특이적으로 반응할 수 있는 생물 전환 공정의 최적화 연구를 진행하여 기존 화학 항균제와 비교했을 때에도 가격적으로 경쟁력이 있는 프로바이오틱스 유래 항균제를 생산하게 되었습니다 (그림 2).
Q. 임상시험으로 무엇을 확인했나요?
항균력이 있다는 것은 또 다른 측면에서 안전성 이슈와 연결되기에 화장품 항균제로 사용하기 위해 가장 중요한 안전성을 임상 시험을 통해 확인하려고 했습니다. 아무래도 세균 및 진균에 대한 항균 활성도가 높기 때문에 피부에 트러블을 주는지에 대해 꼼꼼한 검토를 계획 하였고 공인 기관을 통해 1차 자극, 누적 자극, 알러지 유발, 그리고 안점막 자극HET-CAM 시험을 진행하였으며 이에 모두 자극이 없다는 내용의 결과를 얻었습니다.
Q. 화장품 항균제가 왜 필요한가요?
화장품은 한 번 사용하면 최소 몇 개월을 사용하게 되고 용기를 열고 닫고 하는 과정을 반복하기에 사용 과정에서 외부 환경으로부터 오는 다양한 미생물의 번식 위험에 노출되게 됩니다. 그래서 화장품에서 미생물의 성장을 억제 또는 감소시키는 물질을 첨가하여 미생물 오염 없이 안전한 상태를 유지시키는 것이 필요합니다. 이때 사용하는 물질이 ‘화장품 항균제’ 입니다. 이러한 항균제는 화장품 성분 배합 후 첨가하여 제조 당시 원료에 존재하는 미생물을 사멸시키는 역할 뿐만 아니라 그 이후에 제품의 부패를 막아 오염된 화장품이 사용자의 피부나 눈 등에 감염되는 것을 막기에 화장품에서 항균제는 필수적이라고 할 수 있습니다.
Preserveil®은 발효를 통해 만든 안전한 소재인데다
넓은 항균 스펙트럼과 pH를 가지면서
고온에 장기간 노출되어도 항균력이 지속적으로 유지되는 기본 특성까지 갖춘 소재입니다.
Q. 이번에 개발한 Preserveil®이 기존의 항균제들과 어떤 차별점이 있을까요?
항균제는 균을 사멸시키는 것을 목적으로 하므로 기존 항균제들처럼 우수한 항균력을 가지는 부분에서는 비슷합니다. 그러나, Preserveil®은 프로바이오틱스인 Lactobacillus reuteri를 이용하여 100% 발효 공정을 통해 만들어진 소재라는 것이 기존 화학 합성 공정에 의해 만들어진 항균제와 가장 큰 차별점 입니다. 발효를 통해 만든 안전한 소재임에도 불구하고 기존 발효 소재가 가졌던 제형 적용 시 향에 대한 문제가 없고 넓은 항균 스펙트럼과 pH를 가지면서 고온에 장기간 노출되어도 항균력이 지속적으로 유지되는 등 항균제로서 갖추어야할 기본 특성까지 충실히 갖춘 소재라고 할 수 있습니다.
Q. 이 항균제는 언제 제품에 적용되나요?
프로바이오틱스의 발효를 통해 생산하는 천연 항균제라는 점에서 완제사의 관심도는 높지만 신규 개발된 항균제이다 보니 항균력, 안전성 등에 대한 검증을 우선적으로 진행하는 단계에 있습니다. 아직 적용되어 출시된 제품은 없지만 현재 대형 완제사에서 검토를 하고 있는 단계이며 사용 안전성이 확보된 뒤에는 소비자들에게 발효를 통한 안전한 항균제로 인식되길 기대하고 있습니다.
Edited by 안용찬·조찬송