호서대학교와 서울대학교 공동 연구팀이 가정에서 흔히 키우는 관상용 다육식물 ‘녹영금’과 ‘여우꼬리 선인장’추출물에서 암 예방과 치료 효능을 국내 최초로 규명하고 특허 등록도 마쳤다.
호서대 화장품생명공학부와 서울대 동물생명공학전공에서 공동 수행한 연구가 올해 들어 ‘녹영금 추출물을 포함하는 암 예방 또는 치료용 약학적 조성물(제 102232817호)’과 ‘여우꼬리 선인장 추출물을 포함하는 암 예방 또는 치료용 약학적 조성물(제 102271713호)’ 2건의 특허가 연속으로 등록되는 성과를 냈다.
특히 이번 성과는 가정에서도 흔하게 키우는 관상식물로부터 새로운 가치를 발굴해 기능성 소재 연구의 발상을 전환하고 확대한 점에서 높은 주목을 받고 있다.
‘녹영금(학명: Senecio Rowleyanus Jacobs)’은 동그란 완두콩 모양의 잎이 줄기에 매달려 있으며 처져서 자라는 행잉플렌트(hanging plant)로 독특한 생김새를 지녀 관상용으로 인기 있다. ‘녹영금’의 건강기능성에 대해 과학적으로 연구한 사례는 국내에 없었다. 이번 연구에서, ‘녹영금’ 추출물은 흑색종 세포에 대해 세포 사멸을 유도하는 BAX와 CASP9 유전자의 발현을 유도하였고, 에너지 합성에 필요한 IDH3, SUCLG1, MDH1 유전자의 발현을 억제하였다. 그리고 정상 피부세포에는 독성을 나타내지 않고 흑색종 세포에만 선택적으로 증식을 억제하였다. 이를 통해 2019년 11월 특허 출원되었으며, 2021년 3월 등록되었다.
이 연구에 참여한 호서대 화장품생명공학부 황은미 박사과정생은 “본 특허의 ‘녹영금’이 항암 유전자의 발현을 조절해 선택적으로 암세포 성장을 억제하는 새로운 기능성 소재이기 때문에, 의약업계, 건강기능식품, 기능성화장품 등 다양한 분야에서 높은 산업적 가치를 지닌다”고 말했다.
‘여우꼬리 선인장(학명: Disocactus flagelliformis)’은 중앙아메리카 사막 등지에서 자생하며 국내에서도 관상용 식물로 키워지고 있다. 현재까지 과학적으로 건강 기능성이 규명된 사례가 없었으나, 이번 연구에서 독자적인 방식으로 ‘여우꼬리 선인장’에서 유용 생리활성 물질을 추출하였다.
‘여우꼬리 선인장’ 추출물은 흑색종 세포에서 세포 사멸을 유도하는 BAX, BAK, APAF1, CASP9 유전자의 발현을 촉진했고, 산화 스트레스를 유도하였다. 그리고 흑색종 세포에 대해 선택적으로 증식을 억제함을 밝혔다. 이러한 결과는 2019년 11월 특허 출원되었으며, 2021년 6월 등록되었다.
본 연구에 참여한 호서대 화장품생명공학부 김형근 박사과정생은 “여우꼬리 선인장이 정상 피부세포에는 독성이 없으며 흑색종 세포에만 선택적으로 항암 효능을 나타내며, 세계최초의 발견이기 때문에 기능성 소재로서 높은 가치를 지닌다”고 말했다.
다육식물은 주로 관상용으로 키워지기 때문에, 다육식물의 생리활성에 관한 과학적 연구의 사례는 다른 식물에 비해 적다. 연구진은 이러한 다육식물에서 새로운 기능성 소재로의 과학적·산업적 가치를 주목했다. 다육식물은 일반적인 약용식물과 달리 건조한 기후에서 자라고 연구사례가 적어 새로운 기능성 소재를 발굴하기에 과학적인 우수성을 지닌다. 계절마다 꽃이나 잎이 피고 지는 식물들은 계절에 따라 유용 성분의 종류와 함량이 변화해 일정한 소재 공급과 산업화가 어렵다. 다육식물은 계절에 따른 유용 성분의 변화가 적고 일관되어 소재 공급과 품질관리에 유리해 산업적으로 우수한 특징을 지닌다.
연구진은 다년간 경험으로 축적된 신속 스크리닝 기법을 이용해 다양한 다육식물 중 ‘녹영금’과 ‘여우꼬리 선인장’에서 항암 효능을 규명하였고 기능성 소재로 개발하였다. 그리고, 독자적인 열수 추출방식을 통해 기능성 소재의 생산비용을 감축하고, 유기용매 추출에 의한 독성 문제를 해소해 산업적 가치를 더욱 높였다.
이러한 연구는 기존의 다육식물 등 관상용의 단순한 용도로 바라보던 식물에서 새로운 활용도를 개발해 고부가 가치를 부여하게 되는 성과로 받아들여지고 있다.
본 연구 책임자인 호서대 김성조 교수는 “기존에 연구된바 없는 다육식물들로부터 새로운 기능성 소재를 발굴하고 다육식물에 대한 인식 제고를 위해 다양한 연구를 수행하며 다수의 특허 및 국제저명학술지 출판 성과를 보유하고 있다”고 밝혔다.
또한, 김 교수는 “연구팀이 발굴한 성과가 실험실에 머무르지 않고 다수의 기술이전 성과를 도출하며 대한민국 바이오기술의 위상을 높이는데 큰 기여를 하겠다”고 의지를 밝혔다.
한편 이번 공동연구는 농촌진흥청의 ‘차세대바이오그린21사업’의 지원을 받아 호서대학교 김성조 교수 연구팀(과제고유번호: PJ01323005)과 서울대학교 윤철희 교수 연구팀(과제고유번호: PJ013364)에서 수행하였다.
