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ICID 등재를 통한 해양생명자원의
화장품 원료 활용 확대

. 편집부

국립해양생물자원관에서는 지난해 12월 염생식물인 ‘해당화(Rosa rugosa)’와 ‘갯메꽃(Calystegia soldanella)’, 갈조류인 ‘지충이(Sargassum thunbergii)’ 등 3건의 추출물을 국제화장품 원료집(International Cosmetic Ingredient Dictionary: ICID)에 등재하였다. 이와 관련하여 기능성 화장품 원료로 활용할 수 있는 소재들을 확보하여, 화장품 효능과 관련된 다양한 활성연구를 분석하는 오건우 선임연구원을 만나, 해양생물을 소재로 한 바이오소재 및 유전자원 등을 발굴 연구하여 해양바이오산업의 활성화에 기여하고 있는 소재개발연구실의 역할 및 그 성과에 대해 들어보도록 하자.

Q1   안녕하세요. 지난 12월 국립해양생물자원관에서 국제화장품원료집(ICID) 3건을 등재 완료하였다고 들었습니다. 이와 관련된 연구를 수행한 소재개발연구실에 대한 소개 및 본인 소개 부탁드립니다.
안녕하세요. 저희 소재개발연구실은 해양 생명자원으로부터 추출물, 펩타이드, PDRN 등 활성물질들을 확보하여 항산화, 항염증, 대사성질환 등에 대한 생리활성 분석을 통해 화장품, 식품, 의약품 등에서 원료로 활용될 수 있는 소재개발을 목표로 연구를 수행하고 있습니다. 저는 소재개발연구실에서 기능성 화장품 원료로 활용될 수 있는 소재들을 확보하여, 화장품 효능과 관련된 다양한 활성연구를 분석하고 있습니다. 그리고 이번 연구에서 해양 생명자원 유래 추출물의 주름개선 및 미백 효능을 분석하여, 피부 개선 효능을 보유한 기능성 화장품 원료로 활용될 수 있는 추출물을 찾는 연구를 수행하였습니다.

Q2  ICID에 등재한 염생식물인 ‘해당화(Rosa rugosa)’ 와 ‘갯메꽃(Calystegia soldanella)’, 그리고 갈조류인 ‘지충이(Sargassum thunbergii)’에 대해 잘 모르시는 분들이 많으실 것 같은데요. 해당 자원에 대한 설명 부탁드립니다.
해당화와 갯메꽃은 염생식물입니다. 염생식물이란 해변이나 바다 가장자리 쪽에 서식하며 그에 따라 염분과 높은 삼투압으로 인한 염분 스트레스에 내염성을 가지고 열악한 환경에서도 성장하고 생존하는 식물입니다. 해당화는 장미과에 속하고, 길이는 1~1.5m의 높이로 자라나며, 5~7월에 꽃이 핀다고 알려져 있습니다. 우리나라뿐만 아니라 중국, 일본, 시베리아 등에서도 자라는 해당화는 꽃이 아름답고 향도 있어서 관상식물로도 인기가 있습니다. 갯메꽃은 덩굴성 여러해살이풀로, 줄기가 땅 위를 기거나 다른 물체를 감고 올라가는 형태로 자랍니다. 5~6월에 꽃이 피며, 우리나라뿐만 아니라 전 세계 온대 및 아열대 지역에 분포하고 있습니다. 마지막으로 해양식물인 갈조류에 해당하는 지충이는 모자반과에 속합니다. 50~100cm 정도까지 자라고 조간대 암반에 부착 서식하며, 우리나라 전 연안을 포함해, 중국, 홍콩, 일본, 대만, 필리핀 등에도 서식하고 있습니다. 이들 자원은 모두 식품 원료로 등록되어 있는 활용가치가 높은 해양 생명자원입니다.

Q3   콜라겐분해효소(collagenase) 및 엘라스틴분해효소(elastase) 활성 억제 평가를 통한 주름 개선 효능이 밝혀진 해당화의 작용 기전에 대해 자세히 설명해 주세요.
주름은 나이, 외부환경, 자외선 등 여러 가지 요인에 따라 발생하게 되는데 피부의 진피층에 있는 세포 외 기질의 주요 구성 성분인 콜라겐과 엘라스틴 등의 분해가 다양한 요인에 의해 증가하여 이들의 양이 감소함에 따라 피부에 주름이 생기는 등 노화 현상이 진행된다고 알려져 있습니다. 특히 콜라겐의 경우 진피의 90% 이상을 차지하고 있으면서 피부에 장력과 강도를 유지시켜주기 때문에 콜라겐의 감소는 주름 발생에 가장 큰 영향을 미치게 됩니다. 따라서 콜라겐을 분해하는 콜라겐분해효소와 엘라스틴을 분해하는 엘라스틴분해효소를 억제함으로써 노화를 완화시키는 효과를 볼 수 있습니다. 저희는 해당화 원료를 바탕으로 가장 우수한 효능을 보이는 추출물을 확보하기 위해 주정 %별로 추출을 진행하고 이들의 콜라겐분해효소와 엘라스틴분해효소의 억제 활성을 측정하였습니다. 그 결과 해당화 추출물이 콜라겐분해효소와 엘라스틴분해효소를 억제함을 확인할 수 있었고, 이는 분해효소 억제를 통해서 진피 내 세포 외 기질의 주요 구성 성분인 콜라겐과 엘라스틴의 분해 억제를 통해 주름 발생을 억제할 수 있다는 결과를 도출하였습니다.

Q4   대식세포(RAW264.7) 내 NO 및 PGE2 생성억제 평가를 통해 항염증 효능이 밝혀진 갯메꽃은 화장품 원료로 어떻게 활용되나요?
대식세포 내 NO와 PGE2의 생성억제는 항염증 효능을 확인하는 실험에서 가장 기본적으로 평가하는 실험 중 하나입니다. 대식세포에 지질다당류인 LPS(lipopolysaccharide)라는 염증을 발생시키는 물질을 처리하면, NO와 PGE2 생성이 유도되는데, 갯메꽃을 처리하게 되면 NO와 PGE2의 생성이 현저하게 감소하게 되고, 이로 인해 갯메꽃 추출물이 항염증 효능을 보인다고 알수 있습니다. 항염증 효능을 보유한 추출물은 피부 염증을 개선하거나 피부 자극을 완화시킬 수 있는 화장품 개발에 활용될 수 있습니다. 화장품에 사용되는 다양한 성분인 가용화제, 유화제, 방부제, 향료 등의 부가물들은 피부에 염증, 알레르기 등을 유발하는 주원인 물질로 알려져 있기도 하며, 이로 인해 염증이 유발될 수 있습니다. 따라서 화장품에 있어 피부에 부작용이 발생할 수 있는 요인들을 해결하기 위한 원료로 사용될 수 있습니다. 해당 항염증 효능을 보유한 화장품을 사용하게 되면 각종 스트레스나 외부 자극에 의해 발생되는 피부 자극 및 염증에 의해 발생하는 문제점들을 해결할 수 있게 됩니다.

Q5   멜라닌 생성에 관여하는 효소인 타이로신에이즈(tyrosinase) 활성 억제 평가를 통해 피부미백 효능을 확인한 지충이는 어떠한 작용 기전을 통해 멜라닌을 생성하고, 미백 효과를 발현하게 되나요?
멜라닌을 생성하는 멜라닌세포는 내외부적으로 자극을 받지 않는 이상 일정량의 멜라닌 생성을 통해 피부색을 결정하게 되는데, 호르몬, 자외선 등의 영향으로 평소보다 더 많은 멜라닌을 생성하게 되면 기미, 주근깨, 검버섯 등 색소 질환을 일으키게 되는 것으로 알려져 있습니다. 이러한 멜라닌을 생성하는 과정 중에 첫 단계에서 작용하는 효소가 타이로신에이즈입니다. 타이로신에이즈가 타이로신(tyrosine)이라는 아미노산을 시작으로 최종적으로는 흑갈색을 띠는 유멜라닌을 생성하게 됩니다. 이러한 과정을 억제하기 위해 초기 단계에서 타이로신에이즈의 활성을 억제함으로써 최종적으로 멜라닌을 생성하는 단계가 발생하지 않게 되는 원리를 이용한 결과, 지충이 추출물을 타이로신에이즈에 처리하였을 때 활성 억제가 현저하게 떨어지는 것을 확인하였습니다. 이는 지충이 추출물이 타이로신에이즈에 결합함으로써 타이로신이 기질로 작용하여 멜라닌 생성 과정을 막게 되고, 최종적으로 멜라닌이 생성되지 않아 미백 효능을 보일 수 있다는 결과를 도출하였습니다.

Q6   해당화와 갯메꽃, 그리고 지충이의 기능을 발견하게 된 과정에 대해 설명해 주세요.
해양 생명자원 유래 유용 소재 개발을 위해 소재개발연구실원들과 함께 해양생물 선정 및 확보에 앞서 원료 등록 여부, 기능성, 개발 가능성 등을 고려하여 해당화, 갯메꽃, 지충이를 선정하게 되었습니다. 어느 정도 효능은 알려져 있으나 이들 소재에 대한 최적의 추출물을 확보할 수 있는 연구가 부족한 상황에서, 저희는 주정 %별 각 소재에 대한 추출물을 확보하였고, 이들의 효능을 분석하였습니다. 그 결과 각각 해당화는 주름 개선 효능을,갯메꽃은 항염증 효능을, 지충이는 미백 효능으로 활용될 가능성이 높을 것이라고 판단되는 결과를 확보하였고, 이들을 바탕으로 국제화장품 원료 등록을 신청하여 최종적으로 국제화장품 원료집에 등재될 수 있었습니다.

Q7   국립해양생물자원관에서 국제화장품 원료집(ICID)에 등재한 해양 생명자원은 몇 종인가요?
저희 자원관에서 국제화장품 원료집에 등재한 해양 생명자원은 2022년 가는새빨간검둥이를 시작으로, 2023년 해당화, 갯메꽃, 지충이를 포함해서 총 4종이 국제화장품 원료집에 등재가 되어 있습니다. 앞으로도 다양한 해양 생명자원의 활용성을 알리기 위해 꾸준히 국제화장품 원료집 등재 등을 통한 해양바이오산업에 이바지하고자 합니다.

Q8   마지막으로, 현재 진행 중인 연구 사항과 앞으로 연구 예정인 해양생물에 대해 설명해주세요.
저희 소재개발연구실에서는 해양생물 유래 기능성을 보유한 유용 소재 개발을 위해 다양한 연구를 수행하고 있습니다. 특히, 작년에 이어서 우수한 효능을 보인 해당화를 바탕으로 최적 조건의 생산공정 개발과 이들의 지표물질 선정을 통해 기능성 화장품뿐만 아니라 식품으로 활용될 수 있도록 추가적인 연구를 수행하고 있습니다. 해당 연구를 바탕으로 최종적으로는 건강기능식품 기능성 원료 인정을 통해 해양 생명자원의 활용과 가치가 높아질 수 있도록 최선을 다하겠습니다!

| 해당화 사진 |

| 해당화 등재 확인서 |