‘IFSCC 2023’ 〈2〉 ① ‘IFSCC 2023’ 논문 리뷰 〈2〉
Rethinking Beauty - Advances in skin models
연구 동향
이 세션은 피부, 구강, 태양광 및 모발 관리 등 최근 과학 연구를 통해 추진된 화장품 개발을 위한 획기적인 기술로서 새로운 물질, 새로운 기능, 새로운 효능, 새로운 평가 기술에 대해서 다뤘다. 이 보고서의 하위 세션 주제인 ‘New advances in skin biology’의 구두 발표에 대해서 연구 성과에 대한 요약, 의미들을 살펴본다. 이 세션에서는 미백 분야, 염증성 노화, 그리고 진피 유래 줄기세포에 대해 소개했다.
1) Design of a new molecule proven to be safe and effective for topical depigmenting and antiaging methods.
Martínez-Gutiérrez, R&D department, mesoestetic Pharma group, Barcelona, Spain
피부 과다색소침착(Hyperpigmentation)은 멜라닌의 과도한 생성을 초래하는 생물학적 과정이다. Tyrosinase 억제는 일반적으로 이 상태에 대한 첫 번째 접근법으로 선택되지만, 문헌에 보고된 억제제는 임상적 효능이 부족하거나 독성 효과를 나타내어왔다. 연구진의 연구 목적은 과다색소 침착을 표적으로 하는 국소 제제에 적합한 특성을 지닌 새롭고 효과적인 Tyrosinase 억제제를 설계하는 것이다.
인간 Tyrosinase의 3D 모델을 사용한 분자 결합은 Tyrosinase 억제제로 설명되는 분자 계열인 chalcone의 하위 구조를 기반으로 하는 새로운 분자(화합물 1)를 설계하는 데 사용되었다.
Tyrosinase 억제는 시험관 내에서 검증되었으며, 기준 화합물인 하이드로퀴논(Hydroquinone) 및 코직산(Kojic acid)보다 더 높았다. 새로운 화합물은 멜라닌 합성을 51% 감소시켰고 멜라닌 생성 조절에 관여하는 miRNA(miR-137 및 miR-218)의 수준을 증가시켰다.
Calcone은 이전에 노화 과정을 조절한다고 설명되었으므로 이 화합물이 피부 노화에 미치는 영향이 연구되었다.
새로운 분자는 항산화, 항당화(anti-glycation), 상처 치유 및 자가포식 유도 효과를 나타냈다. 새로 디자인된 분자는 피부 과다색소침착 및 노화를 치료하기 위한 국소 제제에 사용하기에 이상적인 후보라고 제시했다.
2) New insights on skin inflammaging: Bone morphogenetic protein 2 (BMP-2) as novel molecular target in inflammation-induced skin aging via attenuation of epidermal stemness,
Chong, Ursula Rho Wan, Research & Development Department, Winnox Cosmeceutics, Selangor, Malaysia
염증성 노화(Imflammaging)는 노화 과정에서 발생하는 일종의 만성, 낮은 등급의 염증을 의미한다. 염증성 노화의 메커니즘에 대해서는 어느 정도 이해가 되어 있지만 염증이 피부 노화에 어떤 영향을 미치는지에 대해서는 알려진 바가 거의 없다.
연구진은 노화와 피부 염증 사이의 연관성을 조사하기 위해 강력한 3D 염증 피부 모델을 성공적으로 개발했다. 염증이 피부 모델에서 DNA 마이크로어레이 분석을 사용하여 전염증성(proinflm-matory) 사이토카인(TNF-α, IL-1β, IL-9, IL- 17A, MIP-1α 및 MIP-1β)의 분비 증가와 1378 개 유전자가 차등적으로 발현됨을 관찰했다. GO Enrichment 및 Ingenuity Pathway(IPA) 분석을 기반으로 염증이 있는 피부 모델은 각질세포 증식 감소 및 분화 증가와 관련된 경로에 크게 관여했다.
IPA 기능 분석은 차별적으로 발현된 유전자를 기반으로 가정된 표준 경로를 생성하는 데 도움을 준다. LPS 처리군과 LPS 무처리 비교에서 유의미하게 조절되는 유전자에 기초하여 9개의 경로가 활성화되는 것으로 나타났고 1개의 경로가 억제되었다(표 1). 활성화되는 것으로 추정되는 9개 경로 중 4개 경로(NF-kB 신호전달, LPS 자극 MAPK 신호 전달, 바이러스에 의한 NF-kB 활성화 및 백혈구 혈관외 유출 신호전달)가 염증 경로와 관련되어 활성화될 것으로 예상되었다.
염증이 있는 피부에서 상향 조절되는 관심 유전자 중 하나인 BMP2는 피부 노화의 특징인 표피 줄기와 분화를 조절하는 잠재적인 분자 표적으로 확인되었다. 피부에 대한 BMP-2의 효과에 대한 추가 조사에서 각질세포 증식 잠재력을 감소시키고 재조합 BMP-2 단백질로 처리된 피부에서 피부 노화 바이오마커 콜라겐 XVII 단백질 발현을 감소시키는 것으로 나타났다. BMP-2의 효과는 내인성 BMP-2 억제제인 noggin에 의해 무효화되었다.
결론적으로, 연구진은 피부 염증 메커니즘에 대한 중요한 기술적 통찰력을 제공하여 전임상 단계에서 보다 표적화된 제형 전략을 설계하는 데 도움을 줄 수 있음을 확인했다.
3) Elucidation of the function of dermal stem cell-derived exosomes and its application for age spot improvement.
Ayumi Sanada, 1NIPPON MENARD COSMETIC CO., LTD., Nagoya, Japan
검버섯(solar letigen, SL)이라고도 알려진 일광 흑점(SL)은 노출된 부위에 형성된 과색소침착 반점이며 일본인의 주요 피부 문제 중 하나이다. SL 부위에서는 표피뿐만 아니라 진피에서도 멜라닌 축적이 관찰되었는데, 이는 기저막(basement membrane, BM) 약화로 인한 표피에서 진피로의 멜라노좀 전이에 의한 것으로 생각된다.
연구진은 SL에서 진피 멜라닌 제거를 목표로 BM 형성에서 진피 줄기 세포(dermal stem cells, DS C)에 의해 분비되는 엑소좀의 역할을 조사했다. DSC 유래 엑소좀(DSC-Exos)은 각질세포에서 IV형 콜라겐(COL4) 발현을 향상시키는 효과를 입증했다.
진피층에 축적된 멜라닌은 대식세포뿐만 아니라 SL 부위의 DSC에도 흡수되는데, 이로 인해 DSC-Exos의 기능이 저하될 것으로 예상했다. 멜라닌 세포의 배양 상등액으로부터 멜라노솜(melanosome)을 수집하고 이를 DSC 배양에 첨가하여 SL 부위의 상태를 재현하여 멜라닌 함유 DSC-Exos의 기능을 명확히 했다. 멜라닌 함유 DSC-Exos는 각질형성세포에서 COL4A1 mRNA 발현을 향상시키지 못했다. 또한, 멜라닌 함유 DSC를 함유한 3차원 배양 피부 모델(SL 모델)에서 일반 DSC를 함유한 피부 모델에 비해 COL4의 단백질 발현이 감소했다. 이에 진피로 이동한 멜라닌은 SL 부위의 DSC에 흡수되어 DSC-Exos의 BM 형성 촉진 능력이 감소하여 BM 복구 및 유지가 불가능해졌다. 따라서 SL 부위에서는 멜라닌이 장기적으로 진피층으로 쉽게 이동하게 된다. 주요 BM 구성 요소이지만 DSC가 멜라닌을 흡수하면 이 효과가 감소한다. 스크리닝 결과 동백나무 japonica var decumbes extracts(CJE) 추출물이 리소좀 활성화를 통해 DSC의 멜라닌을 분해하여 COL4 발현 촉진과 DSC-Exos 기능을 회복시키는 것으로 나타났다. CJE를 함유한 스킨로션의 임상시험에서 진피의 멜라닌 축적이 감소하고 BM 두께가 증가하는 것을 확인했다. 즉, SL을 겪고 있는 건강한 일본 여성 25명(평균 연령: 38.1세)을 대상으로 CJE를 함유한 스킨 로션을 3개월 동안 아침, 저녁 하루 2회 사용하게 했다. Line-field confocal optical coherence tomography (LC-OCT)를 이용하여 피부 내부 구조를 관찰한 결과, 3개월 연속 사용 후, 진피 멜라닌 함량 감소 및 BM 두께 증가가 확인(그림 3 A, B, C)됐으며, 임상 사진에서는 반점이 더 밝아진 것을 보여주었다.
결론적으로 DSC-Exos의 COL4 발현 촉진 효과를 회복하는 것이 SL의 진피 멜라닌 제거에 효과적인 접근법임을 시사한다.