화장품 제형·원료 효능 평가를 위한 인체피부 유래 조직 배양모델

[더케이뷰티사이언스] 김성우 (주)인코스팜 기업부설연구소 차장입니다. 2022년 추계 대한화장품학회 학술대회에서 ‘화장품 제형과 원료의 효능 평가를 위한 인체피부 유래 조직 배양 모델 시험 서비스(Formulation and ingredient's efficacy evaluation service using human skin explant model)’를 발표했습니다. ㈜인코스팜 기업부설연구소는 화장품 원료 개발을 위한 플랫폼 기술인 자가포식을 바탕으로 한 펩타이드 소재 기술(AMPed: Autophagy Modulating Peptide Derivatives technology)을 바탕으로 새로운 생리활성 소재의 개발과 평가, 효능 검증을 수행하고 있습니다.

Q. 이번 논문을 소개해 주세요.

A. 지금까지 화장품 원료에 대한 효능 평가를 위해서는 세포 단위의 in vitro 배양 모델을 이용하거나, 피부 유래 세포(각질형성세포, 섬유아세포, 멜라닌세포 등)를 인공적으로 배양한 후 피부 조직의 형태와 유사하게 만들어 낸 3차원 배양 인공피부모델을 주로 사용해 왔습니다. 이러한 기존의 평가 방법은 실제 피부에서 나타나는 다양한 면역 세포에 의한 염증 반응이나, 세포간 상호 작용 등을 연구하는데 있어 한계를 가지고 있습니다. 또한 실험실 내 세포 배양 모델을 이용한 시험의 경우, 배양용 배지에 시험물질을 녹여서 투입해야 한다는 점에서 난용성 성분의 평가가 어렵다는 지적이 있으며, 특히 완제품을 포함한 다양한 제형의 효과에 대한 평가가 불가능한 문제점을 지니고 있습니다. 인체 피부 유래 조직 배양 모델을 이용한 효능 평가 시험은 이러한 기존 시험법의 한계들을 극복하고, 실제 피부에 적용하는 것과 유사한 결과를 확보하기 위한 새로운 형태의 시험 서비스입니다.

Q. 이번 연구의 핵심적인 내용을 그림이나 표와 함께 설명해 주세요.

A. 그림 3가지를 소개하겠습니다. (그림 1)은 ‘화장품 원료 및 제형의 효능 평가를 위해 사용되는 Native skin®(Genoskin, France)’이고, (그림 2)는 조직미세배열(Tissue microarray: TMA) 시스템입니다. (그림 3)은 ‘화장품 원료 및 제형의 효능 평가를 위해 사용 가능한 여러 평가 지표’입니다.

Q. 이 연구에 주목한 이유는 무엇인가요?

A. 본 서비스는 인체 피부유래 조직 배양모델(Native skin®)을 이용한 것으로, 실제 인체 피부 조직에서 염증, 피부 증식, 분화, 진피-표피 간 상호작용, 노화, 항산화 등 거의 모든 지표의 변화 양상을 비교, 분석할 수 있는 시험법입니다. 특히, 조직미세배열 (TMA: tissue micro-array) 기법을 이용해 최대 60개의 피부 조직을 동일한 조건에서 분석함으로써, 다양한 시험 물질이나 제형 간 효능 비교를 효율적으로 수행할 수 있으며, 분석 조건 간 편차를 배제함으로써 더욱 신뢰성 높은 비교 평가가 가능합니다.

Q. 연구 성과는 어떤가요?

A. 현재까지 국내외 다수의 화장품 회사, 원료 회사, 연구 기관 등의 의뢰를 받아 연구 서비스를 제공하였으며, 특히 시험 목적에 맞는 평가 설계를 통해 최적의 시험 모델과 결과를 제공하였습니다. 또한, 본 시험 모델을 이용한 논문을 SCIE급 학술지에 게재함으로써 시험 결과에 대한 공신력을 인정받은 바 있습니다.

Q. 이 서비스의 기대 효과도 궁금합니다.

A. 본 평가 서비스는 화장품 소재의 효능 평가를 위해 사용되어 온 시험관 내 세포 배양 모델이 지닌 시간적, 기술적 한계들을 극복하는데 활용할 수 있을 것으로 기대됩니다. 또한 인체 적용 시험에 크게 의존하던 제형 수준의 제품 효능 평가를 실제 인체 적용 평가에 앞서 진행함으로써, 인체 적용 시험의 평가 항목 선정을 최적화하고, 특히 다양한 효능의 작용 기전 등을 파악하는데 활용할 수 있을 것으로 예상됩니다. 또한 피부 조직 공여자의 피부 타입이나, 연령, 성별 등의 지표를 조정함으로써 기존 시험 방법에서는 확보하기 어려운, 인종간, 연령간, 성별간 비교 등의 연구가 가능할 것으로 기대됩니다.

Q. 연구를 진행하면서 어려웠던 점도 많았겠네요. 어떻게 해결했나요?

A. 인코스팜 부설연구소에서는 생리활성 소재가 지닌 피부 효능을 정확하고, 구체적으로 평가하기 위하여 다양한 시험 모델을 만들고, 이를 통한 평가 시스템과 시험 프로토콜을 구축해 왔습니다. 특히, 피부 내 염증 반응, 피부의 장벽 기능, 피부 노화, 미백, 주름 개선 등의 다양한 화장품 효능에 대한 평가 모델을 확보하고, 이러한 시험 모델의 유효성을 다양한 자체, 외부 시험을 통해 확인해 왔습니다. 인체 피부 조직을 배양하는 시험의 특성 상, 오염의 문제나 원료나 제형 도포 방법, 피부 조직 내 세포의 활성 유지 등에 있어 어려움을 겪은 바 있으나, 현재 이러한 문제를 모두 극복하고 재현성있고, 신뢰도 높은 시험 프로토콜을 구축하였습니다.

Q. 앞으로의 연구 계획도 궁금합니다.

A. 더욱 다양한 화장품 효능에 대해 객관적으로 검증할 수 있는 시험 모델을 만들기 위해 노력하고 있습니다. 또한, 이미 구축된 시험 모델의 신뢰성을 높이고 공신력을 확보하기 위한 논문 게재 및 반복 실험 등을 꾸준히 수행할 계획입니다.