국립생물자원관, 오는 8월 국제분자과학회지에 논문 기고 예정

개서어나무. 사진제공=국립생물자원관.

[더케이뷰티사이언스] 환경부 소속 국립생물자원관이 우리나라 자생식물 ‘개서어나무(Carpinus tschonoskii)’ 추출물에서 우수한 안티폴루션(Anti-pollution) 효과를 밝혀냈다. 이번 연구 결과는 오는 8월 국제분자과학회지에 실릴 예정이다. 이와함께 강원도에 위치한 청담씨디씨제이앤팜(대표 권성필)은 ‘개서어나무’ 추출물이 담긴 화장품을 출시한다.

넥서스가 2010년 펴낸 『약초도감』에 따르면, 개서어나무는 산지의 숲속에 자라는 낙엽·활엽 큰키나무로 높이 15m, 지름 70cm에 이른다. 주로 경상남도, 전라남·북도, 제주도 등에 자생하며 민간요법에서는 초봄에 채취한 수액을 견풍건(見風乾)이라 하여 골다공증 치료에 썼다.

개서어나무 줄기(Carpinus Tschonoskii Stem Extract)와 잎(Carpinus Tschonoskii Leaf Extract) 추출물은 국제화장품원료 명명법에 따라 원료명(International Nomenclature Cosmetic Ingredient, INCI)이 부여되어 있으며 국제화장품원료사전(International Cosmetic Ingredient Dictionary, ICID)에 등재되어 있다.

국립생물자원관은 2018년 1월부터 최근까지 ‘자생 생물자원을 활용한 유해물질 대응 유용성 탐색’ 연구 사업을 수행해 우리나라 자생식물인 개서어나무 추출물이 환경유해물질로부터 뛰어난 세포 보호 효과를 확인하고, 관련 국유특허기술을 기업에 이전했다고 19일 밝혔다.

앞서 국립생물자원관은 지난해 10월 특허출원(‘개서어나무 추출물을 함유하는 피부 손상 개선 또는 보호용 화장료 조성물’, 출원번호 제 10-2018-0118663호)을 끝내고, 기존 연구 및 새로운 내용을 더해 올해 8월 국제분자과학회지에 최종 연구 결과 논문을 투고할 예정이다.

국립생물자원관은 “개서어나무의 유해물질 세포독성 저감 효과와 관련된 기전 연구를 추가적으로 진행 중에 있다”면서 “피부장벽의 주성분인 세라마이드 합성 경로에서 세라마이드 관련 효소의 활성을 검증했으며 아릴 탄화수소 수용체와의 관련성 연구를 진행 중에 있다”고 밝혔다.

개서어나무 추출물 적용 시제품.

또 국립생물자원관은 지난 4월 3일 화장품 전문업체 청담씨디씨제이앤팜과 기술이전협약을 체결했다. 청담씨디씨제이앤팜은 자생식물 개서어나무 추출물을 적용한 제품을 올해 8월 출시할 계획이다. 개서어나무추출물의 안티폴루션 효과를 제품으로서 인정받기 위해 청담씨디씨제이앤팜은 식품의약품안전처의 ‘화장품표시·광고 실증을 위한 시험방법 가이드라인’에 따라 ‘자체시험평가서‘ 혹은 ’임상연구소의 시험보고서‘ 제출을 위한 임상실험 등을 진행 중이다.

이후 청담씨디씨제이앤팜은 개서어나무 추출물을 적용한 자외선차단제를 출시하고, 추후 마스크팩·모발제품 등에 관련 기술을 확대 적용할 예정이다. 또한, 신제품 올해 하반기부터 면세점 등을 통해 중국 등 아시아 지역에서도 판매할 계획이다.

2013년 설립된 청담씨디씨제이앤팜은 2016년 트룰리랩(Truly Lab) 브랜드 런칭한 바 있다.

국립생물자원관 배연재 관장은 “이번 연구 결과는 환경유해물질과 관련된 자생생물의 새로운 가치를 발굴하는데 중요한 단서를 제공할 것으로 생각하며 기술이전을 통해 생물산업계와의 협력관계를 강화해 나가는 중요한 계기가 될 것”이라고 밝혔다.

한편, 최근 환경유해물질(방향족 탄화수소, 알데히드화합물 등)의 증가로 호흡기질환, 아토피, 노화와 같은 질환이 늘면서 안티폴루션시장이 빠르게 성장하고 있다. 안티폴루션(Anti-pollution)이란 미세먼지, 포름알데히드 등 유해물질로부터 인체를 보호·예방하는 기능을 통칭하는 말이다. 최근 들어 안티폴루션 기능의 제품 수요가 급증하면서 산업계의 환경오염 대응 관련기술에 대한 관심 역시 빠르게 증가하고 있다. 특히 친환경(Eco-friendly)은 주로 제품을 만들 때 화학약품을 사용하지 않거나 인위적인 가공을 줄여 자연 상태 그대로 만드는 것을 의미하며 인체의 유해성보다는 제조․재배 과정을 강조한다.

 

 연구내용

국립생물자원관 연구진은 활성산소를 제거하는 기능인 항산화 활성이 뛰어날수록 오염물질로 인한 독성반응과 염증반응을 제어하는 능력이 뛰어나다는 최근 연구동향에 착안하여 자생식물 437종에 대한 항산화 활성을 분석했다.

이 중 우수한 활성을 나타내는 자생식물 추출물 50여 종을 대상으로 오염물질에 의한 세포독성 저감 효과를 연구했다.

연구진은 미세먼지의 구성성분(방향족 탄화수소 등)과 직경(10㎛)이 유사한 경유(디젤)화합물을 자극원으로 사용해 각질형성세포(HaCaT, Human Keratinocyte Cell Lines)의 세포생존율을 측정했다. 인체의 피부조직은 표피, 진피, 피하지방층으로 구성되는데, HaCaT은 표피의 90% 이상을 구성하는 주요 세포로 외부 세균의 침입 및 기계적 자극으로부터 인체를 보호하고 수분 손실을 방지하는 역할을 담당한다. 세포의 배양 주기가 짧고 실험의 재현성이 높아 아토피피부염, 노화 관련 연구에서 널리 사용된다. 즉, 이 연구에서는 미세먼지와 구성성분과 직경이 유사한 디젤화합물의 추출물을 사용해 실험기법의 표준화․재현성 측면에서 유의미한 결과를 얻었다. 최근 특정장소에서 포집한 실제 미세먼지 등을 활용한 실험모델 구축 등의 연구가 이루어지고 있으나 아직 표준화된 실험법 등은 없는 상태다.

이번 연구결과, 각질형성세포에 경유화합물을 단독 처리하면 세포생존율은 8% 미만으로 감소하나 개서어나무 추출물을 미리 처리한(전처리) 실험군에서는 그의 10배가 넘는 80% 이상의 생존율을 보였다.

세포생존율은 세포 내 미토콘드리아 탈수소효소에 의해 ‘테트라졸리움 염(tetrazolium salts)’에서 포마잔(formazan)이라는 발색물질이 생성되는 것을 측정하는 기법(WST-1)을 활용해 측정했다. WST-1(Water Soluble Tetrazolium Salts, WSTs)은 세포 내 미토콘드리아 탈수소효소(dehydrogenase)에 의해 테트라졸리움(Tetrazolium) salts에서 Formazan이라는 발색물질이 생성되는 것을 측정하여 세포생존율을 측정하는 기법이다.

한편, 국립생물자원관은 올해 8월 국제분자과학회지에 이번 연구 내용을 투고할 예정이다. 관련 논문 내용은 피부세포 보호의 직접적인 영향을 미치는 피부장벽의 주성분 세라마이드(피부의 최외곽층인 각질 세포를 구성하는 주요 지질 성분, 스핑고신과 지방산으로 구성, 세포 이중막 구조에서 주로 발견된다. 세포 외부의 다양한 신호를 전달하며 세포자연사(Apoptosis)와 주로 관련되어 있다고 알려져 있다) 생합성 경로와 아릴 탄화수소 수용체(AhRs, Aryl Hydrocarbon Receptors, 매연이나 담배 연기 등에 포함된 다이옥신 등의 유해물질과 결합해 활성화하는 단백질) 연구로 구성됐다. AhRs는 생체 내 화학물질의 감지하고 그에 대한 대사작용을 조절하는 역할을 하며 면역, 줄기세포 유지, 세포 분화 등에 관여한다.

 

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