연구 배경 및 소개
주름개선, 미백효과를 나타내는 기능성 화장품 소재는 존재하지만 화학적 소재이기 때문에 효과와 동시에 동반되는 부작용을 가지고 있다.
이러한 문제점을 개선하기 위해서는 외부의 화학물질보다는 인체에 존재하는 물질을 이용하는 것이 효과적이다. 체내 물질 중 흔히 연구되는 물질은 단백질인데, 이는 분자량이 매우 크기 때문에 피부투과율이 매우 낮으며 낮은 안정성을 해결하는 것이 큰 과제라고 할 수 있다.
그러므로 기능성 단백질과 유사한 효과를 보이면서 피부투과율 및 안정성을 높이는 방법을 찾는 것은 필수불가결하다고 할 수 있다. 또한, 최근 화장품 다이어트라는 말이 있듯 너무 다양한 종류의 물질을 피부에 도포 시 오히려 부작용이 있을 수 있어 한 가지 소재에서 여러 기능을 나타내는 소재를 찾을 필요가 있다.
이번 연구는 인체 내에 존재하는 AIMP1(ARS-interacting multifunctional protein 1) 단백질이 가진 창상(創傷, wounding) 치료효과와 줄기세포 활성에 영향을 주는 효과에서 착안하였고, 고분자인 AIMP1 단백질을 화장품 소재로 개발하기 위한 방안을 연구하였다. 먼저 저분자 형태의 AIMP1 단백질 단편(AMP1-derived peptide; AdP)인 네오펩(Neo-pep)을 만들었고 다양한 측면에서 세포 활성을 살펴보았다. 또 화장품 소재로의 적합성을 판단하기 위해 세포 독성, 면역 활성 및 장기간 안정성 평가를 시행했다.
실험 내용
네오펩이 실제 콜라겐 생성을 촉진할 수 있는지 알아보기 위하여 인간섬유아세포에 네오펩을 처리 후 대조군과 콜라겐 생성량을 ELISA 기법으로 비교했다.
실험 결과 네오펩을 처리한 군에서 콜라겐 합성이 증가함을 확인하였고, 현재 널리 사용되고 있는 소재인 EGF와 비교 시 동일 농도에서 더 높은 콜라겐 합성 촉진 능력을 보이는 것을 확인했다(그림 1A, 1C).
이는 ELISA 뿐 아니라 Real-time PCR 즉, mRNA 레벨에서도 동일한 결과를 나타내었다.(그림 1D) 다음 시험으로 세포증식 촉진효과를 확인하였다. 위 실험과 동일하게 인간섬유아세포에 네오펩을 처리 후 대조군과 비교하였으며, 대조군과 비교 시 섬유아세포의 세포증식을 촉진하는 것을 알 수 있었다(그림 1B, 1E). 이 외에 네오펩을 흑색종 세포에 처리 시 대조군과 비교하여 멜라닌의 합성을 저해함으로써 미백기능을 가지고 있음을 확인하였다(그림 2).
세포독성, 면역반응활성 그리고 장기간의 안정성 시험에서는 일반 상피세포에 네오펩을 처리 후 대조군과 비교 시 세포독성이 없고, 면역반응을 일으키지 않음을 CCK-8 및 TNF-α ELISA로 확인하였다(그림3A, 3B).
뿐만 아니라 네오펩을 –20℃, 4℃, 20℃에서 각 3개월간 보관 후 섬유아세포에 처리했을 때 콜라겐 생성 촉진 능력이 유지된다는 것을 확인했다(그림 3C).
연구 성과 및 기대 효과
이번 연구는 네오펩을 화장품 소재로 개발하기 위한 필수적인 기초 연구이다. 기존의 알려진 고분자 단백질의 한계점을 극복하고 저분자인 펩타이드 단편만으로 동일한 효과를 낼 수 있다는 것을 입증했다.
이는 여러 기능을 가진 단백질들의 흡수율 및 안정성 문제로 화장품 소재로 사용이 어려웠던 문제를 해결하였을 뿐 아니라 새로운 소재를 개발하였다는 측면에서 가치가 있다고 생각한다.
고분자 단백질의 경우 좋은 기능을 가졌다 하더라도 정제과정 및 비용으로 인하여 쉽게 이용할 수 없었던 것에 반해 저분자 펩타이드인 네오펩은 합성을 통하여 생산이 가능하므로 고분자 물질에 비하여 시간과 비용이 절감되는 효과를 갖는다.
본 연구에 이용한 네오펩은 피부노화를 막는데 중요한 콜라겐 생성, 세포증식촉진과 미백효과를 모두 가지고 있어 앞으로 여러 화장품에 종합적인 솔루션 역할을 할 수 있는 소재로 쓰일 수 있기를 기대한다.
논문명 Dual functional bioactive-peptide, AIMP1-derived peptide (AdP), for anti-aging
저자 김지나, 강수진, 권한진, 문호상, 박민철
게재 저널 Journal of Cosmetic Dermatology, 2018년 4월 Accepted
Dual functional bioactive-peptide, AIMP1-derived peptide (AdP), for anti-aging
ABSTRACT
Background: Human skin aging is caused by several factors, such as UV irradiation, stress, hormone, and pollution. Wrinkle formation and skin pigmentation are representative features of skin aging. Although EGF and arbutin are used as anti-wrinkle and skin whitening agents, respectively, they have adverse effects on skin. When more cosmeceutical ingredients are added to cosmetic product, adverse effects are also accumulated. For these reasons, multifunctional and safe cosmetic ingredients are in demand. The aim of the present study is to investigate the novel anti-aging agents, AIMP1-derived peptide (AdP, INCI name: sh-oligopeptide-5/sh-oligopeptide SP) for cosmetic products.
Methods: To assess the anti-wrinkle effect of AdP, collagen type I synthesis and fibroblast proliferation were determined on human fibroblasts. The anti-wrinkle effect of AdP was examined by ELISA and cell titer glo assay. To assess the whitening, melanin content and tyrosinase activity were determined on melanocytes. The whitening effect of AdP was examined by melanin measurement and enzyme activity assay. The safety of AdP was determined by cytotoxicity and immunogenicity, CCK-8 and TNF-a ELISA assay, respectively.
Results: AdP treatment induced the collagen type I synthesis and fibroblast proliferation. Also, AdP treatment inhibited melanin synthesis by regulating tyrosinase activity. The anti-aging effect of AdP is more potent than EGF and albutin. AdP did not show adverse effects.
Conclusion: These results show that AdP can be dual functional and safe cosmeceutical agent to prevent skin aging.
KEYWORDS
AIMP1-derived peptide, Anti-wrinkle, Cosmeceuticals, Sh-oligopeptide-5 SP, Whitening