“독성·부작용 적은 고효능 기능성 대사체 물질 연구에 집중”

아모레퍼시픽 기술연구원이 서울대학교 병원과 공동 연구를 통해 세포 내 대사산물인 피루브산(pyruvate)의 피부 세포 노화 억제 효능을 업계 최초로 밝혀냈다.

이 연구(논문명:Pyruvate Protects against Cellular Senescence through the Control of Mitochondrial and Lysosomal Function in Dermal Fibroblasts)는 피부과학 분야에서 국제적으로 권위를 인정받는 학술지 ‘Journal of Investigative Dermatology’ 2018년 6월호 온라인판에 게재됐으며, 피부 노화 억제 신규 효과 규명 성과를 인정받아 최신판인 2018년 12월호(Vol. 138) 표지 논문으로 선정됐다.

시간이 흐르면서 혹은 외부 자극에 의해 사람의 피부는 노화를 겪는다. 이 과정에 피부에는 주름이 증가하고, 피부 탄력과 장벽 기능도 떨어지게 된다. 이에 따라 피부 과학 연구에 있어 노화를 억제하는 효능 물질 개발은 특히 중요한 과제이다. 아모레퍼시픽 기술연구원에서는 사람 혈액에 존재하는 대사체에 주목했다. 특히 세포 내 대사산물인 피루브산이 세포에 유입되어 강력한 항산화 물질인 NAD+nicotinamide adenine dinucleotide 생성을 유도하며, 피부 세포의 노화를 현저하게 억제한다는 점을 새롭게 증명하고자했다.

아모레퍼시픽 기술연구원 길인섭 수석연구원과 서울대학교병원 내분비내과 송영욱 교수팀 김정연 연구원은 공동 연구를 통해, 노화 세포가 더 많은 피루브산을 필요로 한다는 사실을 발견했다. 또한, 피루브산이 비정상적인 미토콘드리아의 분해를 촉진하고, 활성 산소를 감소시키며, 노화 관련 분비 표현형(SASP, senescence-associated secretory phenotype) 발현을 줄어들게 하여 피부 세포 노화를 현저히 억제함을 밝혀냈다. 

이 연구는 피부세포와 더불어 인공피부에서도 검증함으로써, 항노화 효능 성분으로서의 가능성을 더욱 인정받았다.

아모레퍼시픽 기반혁신연구소 박원석 소장은 “이번에 표지 논문 선정으로 다시 인정받은 연구 성과 는 그동안 아모레퍼시픽이 꾸준히 이어온 바이오 기초 연구를 바탕으로, 세포 내 대사물의 새로운 항노화 효능을 전세계 화장품 업계에서 최초로 발견한 과업이라는 점에서 매우 의미 있다”라며 “앞으로도 아모레퍼시픽 기술연구원은 전 세계 고객의 피부 건강에 이바지할 수 있는, 더욱 안전하고 효과적인 솔루션을 제공하기 위한 최선의 노력을 이어갈 것”이라는 의지를 밝혔다.

Q. 연구를 시작한 계기는.

A. 세포노화를 억제하는 것은 화장품 산업을 넘어 온 인류의 염원일 것이다. 생명체들은 시간이 흐르면서 혹은 외부 자극에 의해 노화 현상이 나타나게 되는데, 이 과정에 피부에는 주름이 증가하고, 피부 탄력과 장벽 기능도 떨어지게 된다. 이에 따라 피부 과학 연구에 있어 노화를 억제하는 효능 물질 개발은 특히 중요한 과제이다. 아모레퍼시픽 기술연구원에서는 세포내에 존재하는 대사체의 항노화 효능에 대한 연구를 진행하며, 그 중 포도당Glucose이 분해되는 과정에서 생성되는 대사체인 피루브산이 강력한 항노화 효능을 나타냄을 발견하였다.

Q. 연구 과정은.

A. 이번 연구는 서울대 병원 류마티스 내과 송영욱 교수 연구실의 김정연 연구원과 공동연구를 통해서 진행했다. 노화된 피부세포에서 세포 밖에 존재하는 피루브산을 더 많이 흡수한다는 것을 발견하고 이번 연구를 시작하게 되었다. 사람 피부세포를 배양시 피루브산이 있는 배양액과 없는 배양액으로 배양 후 다양한 노화 마커들을 측정해 노화 여부를 비교하였고, 더불어 인공 피부에서도 검증함으로써, 항노화 효능 성분으로서의 가능성을 더욱 인정받았다.

Q. 연구 내용은.

A. 사람 섬유아세포 배양 시 피루브산은 세포 내로 유입되어 강력한 항노화 물질로 잘 알려진 NAD+nicotinamide adenine dinucleotide를 생성하게 되고, 이를 통해 피루브산이 비정상적인 미토콘드리아의 분해를 촉진하고, 활성 산소를 감소시키며, 노화 관련 분비 표현형(SASP, senescence-associated secretory phenotype) 발현을 줄어들게 하여 피부 세포 노화를 현저히 억제함을 밝혀냈다. 특히 인공 피부 모델 연구를 통해 피루브산이 결핍되면 진피 세포의 노화가 유발되며 이로 인해 표피층의 성장 및 분화가 억제되어 사람 피부의 노화와 유사한 현상이 나타남을 발견해 피루브산이 실제 사람 피부에서도 강력한 항노화 효능을 나타낼 수 있음을 예상할 수 있었다.

Q. 기존 성과와 다른점은.

A. 기존 노화를 억제시키는 방법은 대부분 식물에 존재하는 천연물 또는 화합물을 사용하는 것이었다. 하지만 이번 연구에서는 사람 혈액에 존재하는 대사체인 피루브산의 항노화 효능 발굴이란 점에서 사람 인체에 대한 독성이나 부작용이 적은 것이 특징이다. 또한, 일반적으로 in vitro 세포 배양시 1 mM 피루브산이 포함된 배양액을 사용하여 많은 세포를 배양하고 있는데 이는 실제 사람 혈액의 농도보다 20~30배 높은 농도이다. 하지만, 이번 연구를 통해 항노화 및 항산화 물질 스크리닝시 피루브산이 포함된 배양액을 사용하게 되면 피루브산 자체의 항노화, 항산화 효능으로 인해 새로운 물질의 효과가 묻히는 결과가 초래되는 현상을 확인 했다. 이런 이유로 피루브산이 실제 사람 혈액 농도와 유사하게 포함된 조건하에서 제작한 노화 모델과 이를 이용한 항노화 물질 스크리닝 방법이 실제 in vivo와 유사한 환경을 제공할 것으로 생각되어 연구를 진행하였고, 그 과정에서 ‘설화수 설린라인’의 주성분인 매화 추출물의 항노화 효능을 발견하게 되었다.

Q. 기대 효과는.

A. 단순한 세포내 에너지원으로 생각한 피루브산의 항노화 효능이 발견 됨으로 인해 사람 혈액에 존재하는 피루브산의 기능에 대해 재조명할 필요가 있다. 특히 세포내 성분 또는 소기관을 분해하는 자가포식작용(autophagy) 중 비정상적인 미토콘드리아의 분해를 담당하는 미토파지(mitophagy)의 기능을 향상 시키는데 피루브산이 관여함을 증명하여 다양한 연구 분야에도 접목 가능할 것으로 예상된다.

Q. ‘설화수 설린라인’에 적용했는데.

A. 피루브산이 결핍된 노화 세포 모델을 이용해 실제 항노화 효능을 나타내는 물질을 스크리닝 하였고, 그 결과 매화 추출물이 항노화 및 항산화 효능이 우수한 것을 발견하였다. 이는 2018년 출시된 설화수의 안티에이징 라인 설린 3종(설린크림, 설린수, 설린에센스)에 포함되어 출시했다. 또한 강력한 항노화, 항산화 효능을 지닌 피루브산을 제품에 적용하기 위해 현재 임상 진행 중이다.

Q. 앞으로의 연구 계획은.

A. 세포 내에는 다양한 대사체가 존재하며, 아직 그 기능을 모르는 물질이 많이 존재한다. 식물에서 추출한 천연물에서 항노화 효능을 발굴하는 연구와 신규 항노화 물질을 합성 및 개발하는 연구도 중요 하지만, 우리 인체에 존재하는 대사체 연구를 통해 피부에 좋은 기능을 하는 물질을 발굴하게 되면 외부 물질보다 부작용이나 독성이 적을 것으로 생각 된다. 이에 아모레퍼시픽 기술연구원에서는 지속적인 지원과 연구개발을 통해 부작용이 없는 고효능 기능성 대사체 물질 발굴에 최선의 노력을 이어갈것이다.

■길인섭 수석연구원은= △경북대학교 생화학과 학·석·박사(1994년 3월~2006년 2월) △경북대학교 생화학과 연구교수(2006년 3월~2007년 2월) △이화여자대학교 생명약학부 연구교수(2007년 3월~2013년 2월) △연세대학교 의료원 생명약학부 연구조교수(2013년 3월~2016년 5월) △대통령포스닥 펠로십 연구과제 수행(2013년 11월~2017년 10월) △아모레퍼시픽 기술연구원 수석 연구원(2016년 5월~현재)