연구 결과 개요

천연물을 이용한 피부건강증진 소재 개발 및 기술이전

Development of skin health promoting material using natural products and its licensing out

1. 연구배경

우리나라는 2018년 65세 이상의 인구가 전체 인구의 14% 이상을 차지하게 되는 고령사회에 진입하게 되며, 고령사회에서 초고령사회로 진입시간이 7-8년으로 예측되어 전 세계적으로 유래가 없을 만큼 빠르게 초고령사회(65세이상 인구가 전체인구의 20%이상)로 진입할 것으로 기대된다.

2009년의 Global Industry Analysts의 발표에 따르면 항노화 제품은 연평균 8.9% 정도로 성장을 지속하여 2015년경에는 세계적으로 2,919억 달러 규모를 형성할 것으로 전망된다. 이런 항노화 시장은 건강유지관련 제품뿐만 아니라 외모유지를 위한 항노화 제품으로 영역을 확장하고 있다. 외모유지는 ‘동안열풍’이 발생할 정도로 피부 노화에 대한 관심이 고조되고 있다. 피부 노화 억제는 단순한 피부외용제의 개념을 넘어서 첨단 미래형 산업으로 변화하고 있으며, 외국의 경우 피부건강관련 기능성식품영역은 뉴트리코스메틱으로 불리고 있으며, 미국에서 전체 건강기능식품 시장의 약 2%를 차지하는 것으로 분석되었고 향후 더욱 크게 증가할 것으로 예상된다.

일본 역시 내외미용이라는 개념이 도입되면서 비만제품과 함께 피부건강에 대한 시장이 형성되어, 현재 연간 100억엔 정도의 시장규모로 추산된다.

고령화 및 노화방지를 위해 건강기능식품을 섭취하던 시대에서 현재는 피부건강 및 건강증진에 도움을 줄 수 있는 다양한 건강기능식품을 요구하는 소비층이 증가하고 있어, 천연물을 이용한 소재개발의 필요성이 대두되고 있다.

2. 연구내용

본 연구에서 개발한 피부 노화 억제 소재는 콩과(科)에 속하는 식물을 이용한 소재로 자외선으로 유도된 피부 노화 동물모델에서 주름의 길이, 깊이, 표피층의 두께, 콜라겐 조직의 파괴 반응을 억제하고 피부주름을 예방하거나 완화할 수 있는 효과를 확인하였다.

실험군은 대조군(control), 자외선 처리군(UV/Vehicle), 시료 투여군으로 나누어 실험을 하였고, 약물처리 기간은 총 12주로 주 5일 동안 경구투여(입을 통해서 약재를 투여하는 것)했다. 자외선조사는 대조군을 제외한 실험군에 12주 동안 주 3회 실시하였고, 자외선 조사량은 최소홍반량을 확인하면서 주 단위별로 강도를 높여 조사하여 피부 노화를 유발하였다.

약물투여결과 피부 노화의 현상인 굵은 주름이 완화되었을 뿐만 아니라 표피두께도 감소되어 대조군에 가까운 양상으로 변화하였다.

또한 조직염색을 통해서 대조군은 각질층이 거의 관찰되지 않았고, 표피층의 두께도 두껍지 않은 것으로 나타났으며, 조직의 대부분은 진피층으로 콜라겐부위가 골고루 분포하고 있는 것을 관찰할 수 있었다.

이에 비해 자외선 처리군은 각질층이 굵게 형성되었고, 콜라겐 섬유가 관찰되지 않았다.

주름의 평균길이의 경우 자외선 조사군에 비해 27.6% 감소했으며, 표피두께도 자외선 조사군 대비 55.6% 이상의 감소효능을 나타내었다. 또한, 주름과 관련 있는 MMP(Matrix Metalloproteinases)의 발현량도 46.5% 감소시켰다.

즉, 시료 투여군은 주름개선, 각질층 완화, 표피두께 감소 효과 및 콜라겐 섬유 회복 효과를 나타냈다.

피부 노화 억제와 관련된 기전을 연구하기 위해서 피부조직을 적출한 후 관련 단백질발현을 통해서 피부 노화 관련 기전을 확인하였다. 콜라겐손상에 영향을 주는 MMP와 그 upstream에 해당하는 ERK, NF-kB를 중심으로 기전을 확인하였다. MMP의 활성화는 ERK, JNK pathway가 관여하며, 활성화된 MMP가 기질을 분해시키면서 만성적인 손상을 야기시켜 피부 노화를 유도하므로 MMP의 억제효능을 평가하였다. 연구결과 시료 투여군은 자외선에 의해서 유도된 MEK, ERK, NF-kB, MMP의 발현을 억제하였다.

※ ERK(Extracellular signal-regulated kinases)는 세포 생존 및 증식에 관여하는 대표적인 신호전달 분자이며, JNK(c-Jun N-terminal kinases)는 세포의 스트레스 반응 및 사멸에 관여하는 신호전달 분자

본 기술은 2013년 8월 국내특허등록을 마쳤으며 국제출원 (Patent Cooperation Treaty, PCT)에 이어 미국과 유럽 특허출원을 하였다. 또한 이번에 개발한 피부 노화 억제 소재는 중견기업인 (주)휴온스와 최근 기술이전계약을 체결했으며, 조건은 선급 실시료 2억 6000만원과 경상 실시료(매출액의 3.3%)를 받게 되었다.

3. 결론 및 기대효과

본 연구에서는 피부건강관련 기능성식품 소재나 피부질환치료제로 사업화 가능성이 높은 소재를 발굴하였다. 기존에는 피부 노화 방지제로 외용제를 일반적으로 사용했지만 이번 연구 성과는 뉴트리코스메틱에 의한 피부건강 증진효능을 규명하였다는 점에서 큰 의미를 가진다. 이런 연구결과가 전 세계적으로 노화와 웰빙추세로 시장규모가 커져가는 피부건강 또는 피부질환 치료제 분야에 대해 고부가가치 창출 및 신성장동력으로 견인할 것으로 기대하고 있다.

참고자료

1. 피부노화 모델에서의 경구투여 후 주름 감소 효능 비교

1) 첫번째 사진 : 영상 분석을 통해서 대조군(정상)과 비교했을 때, 약물투여군이 자외선 조사군에 비해서 주름감소 효능이 나타나는 것으로 확인

2) 두번째 사진 : 조직염색을 통해서 정상인 대조군과 표피층 두께·각질층을 비교해 봤을 때, 자외선 조사군에 비해 약물투여군의 표피층 두께와 각질층이 감소되는 것으로 확인됨.

3) 좌측 그래프 : 자외선 조사군에 비해 약물처리군의 주름 평균길이가 27.6% 감소된 것으로 확인됨.

4) 우측 그래프 : 자외선 조사군에 비해 약물투여군의 표피층 두께가 55.6% 감소된 것으로 확인됨.

2. 시료투여에 따른 콜라겐조직의 보호 효능

※ 사진설명 : 자외선으로 유도된 피부 노화 모델에서 경구투여를 실시한 결과, 콜라겐 조직의 파괴 반응을 억제하는 효과가 나타났음