[비즈월드] 건강기능식품, 기능성 화장품, 의약품 등 다양한 바이오산업 분야에서 생리활성 물질과 약용식물에 관한 수요가 급증하고 있다. 반면 세계적인 무역제제 조치로 국외에서의 기능성 원료 수입에 대한 안정성이 하락하고 있다.

또 국민들의 소비 방식이 국내 개발 소재를 선호하는 추세가 강화되며, 세계적으로도 국민 정서적으로도 원료소재 개발에 대한 수요와 중요성이 급증하고 있다. 

그러나 국내의 건강기능성 식품 개발을 위한 신규 기능성 원료인정 건수는 2009년 95건 이후, 계속 하락해 2018년에는 단 9건에 불과해 기능성 원료의 개발이 매우 시급한 실정이다.

이 잘 알져진 바와 같이 한국인의 사망원인 1위는 암 질병에 의한 것이다. 실제로 통계청에 따르면 2017년 기준 암은 전체 사망원인의 27.6%에 달한다.

국가암정보센터에 따르면 2015년 기준으로 82세까지 생존할 경우 암 발생률은 35.3%로 3명당 1명꼴로 암환자가 된다. 

한국 남성은 위암, 폐암, 대장암, 간암, 전립선암 순으로 여성은 갑상선암, 유방암, 대장암, 위암, 폐암이 가장 높은 발생률을 지니며 피부암은 상대적으로 적은 비율을 차지했다. 

하지만 근래의 세계적인 기후변화에 따라 피부암 발생의 위험률이 급증하고 있다. 건강보험심사평가원에 따르면 국내 피부암 진료 인원은 2015년 1만7455명에서 2017년에는 21.4%가량 증가한 2만1187명으로 집계됐다. 

피부암 중 악성 흑색종은 멜라닌세포(melanocytes)의 돌연변이로 인해 발생하며, 유전적 요인과 자외선 노출 증가 등 환경적 요인이 주요 발병 원인이 되고 있다. 

최근 증가하는 미세먼지도 피부암의 원인이 되고 있다. 하지만 국내에선 아직 위암, 폐암 등에 비해 연구가 미비하다.

이에 자연적으로 존재하는 천연 기능성 원료로부터 생산해 부작용이 없으면서 효과적인 암 치료용 물질에 대한 연구 필요성이 대두되고 있다.

이런 가운데 국내 두 곳의 대학 연구진이 협업을 통해 천연 식물에서 암을 예방·치료에 도움을 주는 물질을 만들어 주목을 받고 있다.

호서대와 서울대 산학협력단이 지난 2019년 11월 공동 출원(출원번호 제1020190138297호)해 2021년 6월 25일 등록(등록번호 제102271713호)을 받은 ‘여우꼬리 선인장 추출물을 포함하는 암 예방 또는 치료용 약학적 조성물’이라는 특허가 그것이다.

여우꼬리 선인장(foxtail cactus, Disocactus flagelliformis)은 다육식물의 일종으로 ‘쥐꼬리 선인장(rattail cactus)’ 또는 ‘금축’이라고도 불린다. 

주로 멕시코 남부와 중앙 아메리카의 사막에 서식하며, 일정 길이가 되면 지상으로 처져서 자라는 행잉플렌트(hanging plant)의 특징을 지니고 관상용으로 사육되고 있다. 

관상 이외의 용도로는 활용과 관련 연구는 거의 없는 상황이며, 국내의 연관 특허와 생리활성에 관한 논문도 전무한 상황이다. 

하지만 여우꼬리 선인장의 원산지인 멕시코에서는 이 식물의 꽃을 심장 질환의 치료를 위한 약용식물로 사용하기도 했다.

농촌진흥청의 ‘차세대바이오그린21’ 연구사업의 지원을 받아 진행된 이번 특허에 대해 양 대학 연구진은 “여우꼬리 선인장을 포함하는 암 예방 또는 치료용 약학적 조성물, 암 예방 또는 개선용 건강기능식품에 관한 것이다”라고 요약 설명했다.

특허에 따른 조성물을 얻어내기 위해 연구진은 여우꼬리 선인장(Disocactus flagelliformis; DF) 줄기 40g을 3~4㎝ 간격으로 잘라 증류수로 1회 씻어낸다. 이어 증류수 120㎖과 함께 250㎖ 유리병에 넣고, 110℃ 0.4㎏/㎝ 조건에서(Wiseclave WAC-60, Daihan Scientific, Wonju-si, Gangwon-do, Korea) 15분 동안 추출했다고 한다. 

그 후 추출물에서 수용액을 -80℃에서 12시간 냉동 후 해동하는 과정을 거쳐 0.2μm syringe filter (Minisart, Sartorius, Goettingen, Germany)로 걸러 여우꼬리 선인장 추출물을 제조했다.

추출물은 배양 과정을 거쳐 ▲암세포 증식 억제 효과 ▲산화스트레스 유도 효과 ▲암세포 사멸 유도 유전자 발현 효과 등에 대해 실험을 한 결과 여우꼬리 선인장 추출물이 암이 아닌 정상 세포에는 독성이 없으며, 암세포에만 선택적으로 증식을 억제하는 것을 확인했다. 

또 대부분의 암세포는 빠른 증식속도를 유지하며 다량의 에너지를 생성하는 과정에서 정상적인 세포에 비해 높은 수준의 활성산소종 양을 유지하게 되는데 암세포의 이런 특징은 항암제의 작용 기전 중 하나로 활용되는데 여우꼬리 선인장 추출물을 세포에 처리 했을때, 활성산소종을 증가시키는 것을 확인해 산화스트레스 유도 효과가 있음을 확인했다고 양 대학 연구진은 전했다.

마지막으로 여우꼬리 선인장 추출물의 처리로 인해 B16F10 흑색종 세포에서 세포 사멸을 유도하는 pre-apoptotic genes인 BAX, BAK, APAF1, CASP9의 발현이 증가했고, 세포 사멸을 억제하는 anti-apoptotic gene인 BCL2의 발현이 감소함을 확인했다고 한다.

이런 결과들은 얻어냄에 따라 연구진들은 여우꼬리 선인장 추출물을 유효성분으로 포함하는 암 예방 또는 개선용 건강기능식품 조성물을 이용하면, 부작용이 적으면서 암세포 특이적으로 증식을 억제하고, 활성산소종의 양을 증가시키며, 암세포 사멸 유전자의 발현을 조절하는 것을 통해 효과적으로 암을 예방 또는 치료할 수 있어 의약 업계, 건강기능식품 분야에서 널리 사용될 수 있다고 강조했다.

연구진은 이 조성물의 활용도를 높이기 위해 추가적으로 해당 조성물을 이용한 산제와 정제, 캡슐, 환, 과립, 정제형 건강기능식품, 건강음료 제조 방법에 대해서도 특허 공보에 게재했다.

최근 코로나19로 인해 집안에서 생활하는 경우가 많아졌다. 보기 좋은 다육식물로만 여겨지던 여우꼬리 선인장이 건강증진에도 사용될 수 있다는 열린 생각에 착안해 실험을 통해 귀중한 결과를 얻어낸 양 대한 연구진에 박수를 보낸다.