천연물 의약품 연구개발의 요람, 한국생명공학연구원 천연물연구센터

천연물연구센터 국가 천연물 빅데이터 활용 플랫폼 개발의 중심

- 식물유래 천연물 원천소재 발굴부터 특성규명, 기술이전까지

- 만성질환 개선 및 치료용 원료로서 개발 가능성 높은 ‘천연물’

- 오세량 센터장 “국내 최고 넘어 세계 수준의 센터로 도약 목표”

오세량 센터장

천연물 소재 연구를 통해 만성염증 유래 만성·난치성 질환의 치료제에 활용하는 천연물 원천소재 개발을 이끄는 한국생명공학연구원 천연물연구센터. 이 곳은 국내외 식물소재 추출물 제조와 기초활성에 대한 정보구축을 수행하는 천연물중앙은행을 2021년부터 운영하면서, 식의약품 원천소재를 발굴해 관련 특허와 기술을 기업에 기술이전 하는 등 천연물분야의 대표적 중개연구 수행기관이다.

천연물중앙은행은 국내에서 가장 많은 자생 및 해외식물 유래 천연물 추출물을 보유하면서 지난 10년간의 식물천연물 소재연구로 국내외 특허출원 180건과 등록 70건, 논문 190여편의 성과를 낸 이 곳은 대표적으로 천식/만성폐쇄성폐질환(COPD) 치료용 천연물의약 소재로서 국내 자생식물인 산꼬리풀에서 활성소재를 개발하여 기업에 기술이전하고 미국 임상시험 2a를 완료에 원료표준화와 동물효능을 지원하는 성과를 거뒀다. 본지는 한국생명공학연구원 천연물연구센터 오세량 센터장을 만나 천연물의약전문연구단의 연구 성과와 방향에 대해 들어봤다. <편집자주>

연구실험실

“계절과 지역에 상관없이 연구자들에게 천연물 공급” 초심으로 “천연물소재를 연구자들에게 제대로 공급하겠다”는 신념으로 산업체 11개 업체 2,185건 지원, 17개 학교 1,446건 지원, 16개 기관연구소 984건 지원 등 기록적 지원을 이어온 천연물연구센터.

오세량 센터장을 필두로 천연물화학, 분자생물학 분야의 박사, 박사후연구원, 석박사 학생연구원 등 총 50여명의 연구원이 함께 하고 있는 천연물연구센터는, ‘천연물클러스터육성사업’의 책임기관으로서 그동안 분리운영되고 있었던 ‘자생식물추출물은행’과 ‘해외식물추출물은행’을 2021년부터 통합하여 ‘천연물중앙은행’을 운영한다. “또한, 그동안 축적한 천연물 원천소재 개발시스템으로 만성염증 유래 천식·COPD, 아토피 등 호흡기·피부질환과 대사성질환의 개선·치료용 원천소재 개발에 주력해 왔다.”라고 오세량센터장은 말한다.

이외에도 연구단은 기능성유전체학 및 단백체학에 근거한 천식 및 COPD 생체지표 발굴 및 기전 규명, 천연물대사체를 이용한 약용자원의 원산지 판별과 식의약품 원료 표준화 등 활동을 이어온 천연물연구센터는 명실상부한 국내 최고 천연물 연구기관으로 평가받고 있다.

현대 복합질환 극복의 새로운 가능성 ‘천연물’의 산업활용에 주목산업화와 고령인구 증가에 따라 호흡기질환 및 면역질환, 근육질환 등 만성질환이 크게 증가하고 있는데, 이러한 만성질환은 복잡한 질환경로로 인하여 단일 작용기전의 성물질은 부작용이 심하거나 효과적이지 않아서 합성의약품도 복합처방 또는 복합물로 개발하는 추세이며, 장기복용에도 부작용이 적은 천연물의약은 이러한 만성질환의 예방, 개선에 효과를 발휘할 수 있는 장점이 있다.

과거부터 이러한 복합 만성질환에 사용되어온 식물유래 전통천연물은 우수한 임상적 효능을 가지고 있기에 복합물질의 복합적 기전을 과학적으로 해석하려는 시도가 최근 network pharmacology분야에서 활발히 진행되고 있으나, 식물자원의 특성상 서식환경에 따라 활성물질의 편차가 매우 심하기에 최적의 소재선정과 원료표준화를 위한 서식지별 소재정보와 생리활성 천연물질 정량정보 구축에 중요성이 강화되고 있는 상황이다.

이에따라 원료개발의 편의성을 위한 목적으로 제공되는 식물추출물은 산지기원이 입증된 소재를 표준원료로 선정하고 이로부터 표준화된 추출법으로 생산하여 소재편차를 최소화하고, 표준화된 분석방법과 효능평가법으로 생산된 정보를 연구자들에게 제공되어야 천연물 소재개발 연구 및 제품 표준화에 효율적으로 활용될 수 있다.

“식의약품 개발에 천연물의 중요성이 부각되고 있는 가운데 천연물대사체의 특성 및 정보 연구가 필수적이지만, 그동안 다양한 기관에서 분양되어온 식물추출물들은 실물자원과 연계된 정보가 미비하고 은행별 소재편차가 매우 심해 천연물의약품 및 건강기능 식품 등 산업적 활용에서 수요자들의 요구에 미흡했다.”라고 말하는 오세량 센터장은 천연물클러스터육성사업을 통해 그동안 활용성이 높았던 자생(1,200종)/해외(2,000종) 식물을 전략소재로 선정하고, 중앙은행과 여러 거점은행들이 정확한 SOP에 따라 실물자원을 확보한 후, 표준화된 분석/효능방법에 따라 생산하는 서식지/부위, 분석 및 효능정보를 데이터베이스화해 통합된 정보를 제공하는 천연물빅데이터 플랫폼을 구축하고 있다고 말했다.

오세량 센터장(중)과 연구원들

이를 통하여 오 센터장은 “출연연의 공공인프라 기능으로서 천연물중앙은행의 단일화된 창구에서 국내외식물 중 전략소재의 표준추출물 분양과 함께 천연물 정보활용 프로그램을 오픈할 계획”이라고 말했다.

소재 검증부터 정보 콘텐츠 제공까지 ‘세계 최고 천연물연구센터’ 정보화시대 데이터의 중요성은 지속적으로 강조되어 왔다. 이제는 방대한 데이터를 모아 분류하고 처리할 수 있는 플랫폼의 역할이 요구되고 있고, 실제로 이러한 플랫폼들을 통해 새로운 가치 창출과 연계되는 사례로 이어지고 있기도 하다.

“천연물 소재연구가 그동안 신규 성분·효능 연구에 초점이 맞춰졌다면 이제는 식의약품 원료의 산업적 소재개발에 핵심 정보를 제공하는 콘텐츠 구축과 제공기능이 크게 강조되고 있다”고 오세량 센터장은 말하고 천연물 소재개발에서 원천기술과 집약된 정보를 기반으로 고부가가치의 신약 포트폴리오 전략을 개발함으로서 미래 신성장모델로 성장하는 것이 천연물 R&D분야의 목표가 될 것으로 예상한다.

물론 정보의 정확성 및 안전성 검증은 전제가 되고 있다. 천연물연구센터에서는 이같은 전제 속에 연구개발자에게 제공하는 천연물소재는 필수적으로 표준화가 이뤄져야 한다고 강조하고 있다. 추출물 표준화가 이루어지기 위해서는 서식지·부위별 추출물 프로파일 정보, 주성분 및 효능성분들의 정성·정량 정보가 동반된 추출물 정보가 제공되어야 하고, 원료 재배부터 생산, 유통단계의 전주기 관리에 필요한 기술이 확보되어야 한다.

식물체표준추출물제조

현재 센터에서는 천연물중앙은행에 소속된 식물 분류전문가들과 외부 전문가들의 자문을 통해 정확히 동정된 소재를 대상으로 표준절차에 따라 확보하고 있으며, 산지이력의 정확한 정보를 기반으로 천연물대사체의 통계학적 비교분석을 통해 최적 원료생산지 선정, 원산지 판별 기술을 축적하고 있다.

또한 중앙은행과 거점은행 소속의 천연물화학 전문가들은 그동안 누구도 시도하지 않았던 천연물분석법의 표준화 기술을 확립하여 다양한 기관들의 분석정보를 통합하여 단일 크로마토그램에서 제시할 수 있는 기술개발을 수행하고 있으며, 이와함께 분자생물학 전문가들은 연구자에 따른 활성편차를 최소화하고 소재효능을 수평비교할 수 있는 표준탐색법을 확립하고 평가결과를 데이터로 구축하고 있다.

이러한 천연물 자원과 표준화기술 및 정보체계를 바탕으로 센터는 국내 및 해외 식물자원의 활용데이터를 구축하겠다는 각오다.

“세계 최고수준의 국내 천연물 빅데이터 활용 플랫폼을 구축하고, 여기 수록된 정보들은 새로운 식의약품 원천소재 개발에 적극 활용할 수 있도록 하겠다.”고 말하는 오세량 센터장의 각오로부터, 천연물분야의 학문적 연구를 넘어 산업적으로 의약, 식품, 화장품 등 원료개발에 유용하게 활용될 수 있도록 중심적 역할을 해내겠다는 한국생명공학연구원 천연물연구센터의 행보가 기대된다. N

이정희 기자 / 사진 원동현 실장