[단독] “김치 유래 유산균과 발효식품 함유 당 성분으로 아토피를 잡는다!”…롯데칠성음료㈜, 사상 최초 '의료관련 특허' 취득

[비즈월드] 지긋지긋한 아토피 피부염(atopic dermatitis, AD)은 소양증, 피부 건조증, 습진 등을 동반하는 염증성 질환이다. 

아직까지 정확한 원인을 규명하지 못하고 있지만 현재까지 알려진 아토피 피부염의 원인은 크게 부모로부터 물려받는 유전학적 원인, 도시화와 산업화로 인한 환경학적 원인 이외에 면역학적 원인이 관여하고 있는 것으로 알려져 있다. 

아토피 피부염은 기존에 통상 태열이라 불리며 유아기, 소아기에 잘 발생했다. 주로 유아기 혹은 소아기에 시작되는 심한 가려움증을 동반하는 재발성 만성 피부질환으로 가족력을 동반하는 매우 흔한 피부 질환이다. 

영·유아기, 특히 생후 2개월 전후에 증상이 시작되는데 이 중 약 50%가 생후 2세 이전에 발생하고, 대부분이 5세 이전에 증상이 나타나는 반면, 성인에서 처음 증상이 나타나는 예는 매우 드물다. 

일부 환자에 있어서 성장과 더불어 증상이 완화되거나 자연치유 되며 유아기 발생 환자의 절반 이상이 2세 전에 호전된다. 피부 병변의 모양 및 분포가 특징적인 소견을 보이며 소양증(가려움증), 피부건조증 및 특징적인 습진을 동반한다. 

유아기에는 얼굴과 팔다리의 펼쳐진 쪽 부분에 습진으로 시작되지만, 성장하면서 특징적으로 팔이 굽혀지는 부분과 무릎 뒤의 굽혀지는 부위에 습진의 형태로 나타나게 된다. 

최근에는 성인 이후에도 치유가 되지 않아 많은 사람들이 정신적, 신체적으로 많은 고통을 받고 있다.

성인의 경우 접히는 부위 피부가 두꺼워지는 태선화(lichenification)가 나타나고, 유소아기에 비해 사지 이외의 얼굴이나 가슴, 목덜미 등에 습진이 생기는 경우가 많다.

아토피 피부염 환자의 대부분은 혈액 내 IgE 수치가 상승되는 것이 특징이며, 이런 염증반응에서 활성화된 대식세포는 산화질소(nitric oxide, NO), TNF-α(tumor necrosis factor-α), IL-1(interleukin-1), IL-6 등을 방출하는 것이 특징이다. 

염증이 유발되는 기전은 세포가 세균에 함유되어 있는 LPS 등의 자극에 의해, COX-2를 발현해 NO, PGE2의 염증 중재물질이나 IL-1, TNF-α, IL-6 같은 염증성 사이토카인이 분비된다. 

염증성 매개체 중 NO는 높은 반응성을 가진 생체 생성분자로써 혈압조절, 신경전달, 혈액응고, 면역기능, 혈관확장, 항균작용 등의 역할을 하는 것으로 알려져 있다.

현재 사용되고 있는 일반적인 아토피 피부염 증상 완화제로는 보습제, 소양증(가려움증)을 감소시켜주는 항히스타민제, 항염증, 혈관 수축, 면역 억제 작용을 통해 치료 효과를 보는 국소 스테로이드제 등이 있지만 증상이 심각한 경우 사용되는 스테로이드 계열의 글루코코르티코이드(Glucocorticoid), 사이클로스포린(Cyclospoline) 등의 약물은 당뇨병, 고혈압을 유발시킬 수 있으며 쿠싱 증후군, 안과질환(백내장, 녹내장), 신장, 간 독성이 생기는 등 심각한 부작용을 초래함으로 인해 부작용이 없는 새로운 치료제의 필요성이 대두되고 있다.

한편 유산균은 인간이나 포유동물의 소화관, 구강, 분변, 각종 발효식품과 토양에 널리 분포되어 있으며 인간의 생활에 밀접한 관련을 맺고 있다. 

프로바이오틱스로 대변되는 유산균으로는 Lactobacillus나 Bifidobacterium이 대표적이며 이러한 프로바이오틱스는 장내균총 개선, 유당불내증의 개선, 혈중 지질 및 심장병 예방, 항암 효과 및 고혈압 예방 등 다양한 기능성 효과를 나타내고 있다. 또 유산균이 체내 활성산소의 축적을 감소시키거나 활성산소를 제거하는 능력을 갖고 있다는 연구결과가 보고되었다. 따라서 이런 항산화 효과를 갖는 유산균들을 이용한 제품개발에 대한 관심이 높아져가고 있다.

이런 가운데 롯데칠성음료㈜ 연구진이 김치에서 유래된 유산균과 청주·식혜·된장 등 전통 발효 식품에 함유된 당 등 천연유래 성분을 적절하게 활용해 아토피 피부염의 완화와 개선 효과를 가지는 물질을 개발하는데 성공해 관심을 끌고 있다.

해당 특허는 롯데칠성음료가 2019년 11월 29일 출원해 2021년 6월 2일 등록(등록번호 제102263698호)등 받은 ‘아토피 피부염 완화 또는 개선 효과를 가지는 락토바실러스 플랜타럼 ＬＲＣＣ５１９５ 균주 및 이소말토올리고당 복합체’라는 명칭이다.

이번 특허 취득이 롯데칠성음료 입장에서 특별한 것은 사상 첫 의료 관련이기 때문이다.

지난 1981년 6월 1일 ‘오렌지 과립의 자동 주입장치’라는 명칭의 특허를 회사 명칭으로 처음 출원(출원번호 제2019810003901호)해 1983년 7월 14일 등록(등록번호 제200024185호)을 받은 이후 롯데칠성음료는 지금까지 총 131건의 특허(실용신안 포함)를 출원했다. 대부분 음료와 주류 관련으로 이 가운데 64건을 등록받고 37건은 거절, 28건은 소멸됐다.

롯데칠성음료는 이전에도 그동안의 음료와 주류 제조 방법 등을 연구하면서 쌓았던 기술력을 바탕으로 의학적 용도의 특허를 선보이기도 했다. 

이전에 소개된 이 회사의 유일한 의료 관련 특허는 2005년 12월 12일 출원(출원번호 제1020050121645호)했지만 2013년 5월 28일 최종 거절 결정을 받은 ‘쌀 또는 찹쌀 당화물의 발효액을 함유하는 궤양 예방 및 치료용 약학 조성물, 궤양 예방 및 개선용 식품 조성물 및 그 제조방법’이라는 명칭이었다.

이번에 등록을 받은 특허기술은 아토피 피부염 치료에 뛰어난 효과를 가지면서 부작용은 적은 천연 유래의 새로운 아토피 피부염 완화 또는 개선용 제품 개발을 하던 중 전통 발효 식품인 김치로부터 분리한 신규 유산균과 이소말토올리고당을 혼합해 제조한 복합체(mixture)가 염증성 사이토카인 발현 및 염증 매개 인자인 산화질소(nitric oxide, NO) 생성을 저해하는 시너직한 효과를 가짐을 확인함으로써 완성하게 됐다고 한다.

‘락토바실러스 플랜타럼 LRCC5195(Lactobacillus plantarum LRCC5195) 균주’는 수탁번호 KCCM12591P로 한국미생물보존센터(국외)에 2019년 9월 23일자로 기탁된 김치로부터 분리된 신규한 유산균 균주이다. 

이 균주는 16S rDNA로 서열번호 1에 기재된 염기서열을 포함한다. 염증성 사이토카인 IL-1β, IL-6, 및 TNFꠓα 중 어느 하나의 발현을 저해할 뿐 아니라, 염증 매개 인자인 산화질소(nitric oxide, NO)의 생성을 저해, 항염증 효과를 가진다.

해당 균주는 전통 발효식품인 김치로부터 채취한 시료에 멸균 증류수를 첨가해 희석액을 만든 뒤, 분쇄균질기(Stomacher, Pro-Media SH-001, ELMEX)로 시료 내부를 균질화했다. 

멸균 식염수를 이용해 상기 희석액을 10배 희석법으로 단계별로 희석한 뒤 0.1㎖를 얻어내고 이를 0.002중량%의 BCP(Bromocresol purple)와 1.5중량%의 한천(agar)이 첨가된 MRS 고체배지에 도말하여 37℃가 유지되는 배양기에서 48시간 동안 배양했다. 

배양 후 노란색의 환이 나타나는 콜로니(colony)를 선별해 개체별로 동일한 배지에 2~3회 계대배양함으로써 각 균주를 순수 분리했다. 분리된 균주 개체별로 MRS 액체배지에 접종해 37℃에서 48시간 동안 재배양한 뒤 4℃로 냉장 보관하면서 사용했고 동정 과정을 거쳐 16S rDNA 유전자 염기서열은 서열번호 1과 같았으며, 염기서열 분석 결과 이 균주는 락토바실러스 속 균주와 최대 99% 상동성을 가지는 것으로 확인하고 그 결과물인 신규 락토바실러스 플랜타럼 균주를 락토바실러스 플랜타럼 LRCC5195(Lactobacillus plantarum LRCC5195)로 명명하고, 한국미생물보존센터에 2019년 9월 23일자로 기탁해 수탁번호 KCCM12591P를 부여받았다고 한다.

이번 특허에 따른 또다른 재료인 ‘이소말토올리고당(isomaltooligosaccharides, IMO)’은 분지올리고당으로 이소말토스, 이소말토트리오스(α-1,6 결합), 파노스(α-1,6-결합과 α-1,4-결합), 니게로스(α-1,3-결합) 등의 올리고당을 주성분으로 하며, 청주, 식혜, 된장 등 전통 발효 식품에 함유되어 있는 성분이다.

감미뿐만 아니라 감칠맛을 내는 당으로 알려지고 있으며 물성면에서 보습성이 설탕이나 말토스에 비해 우수하고 단맛의 개선, 전분노화방지에 효과적이어서 가공식품에 폭넓게 사용된다. 

주된 용도는 과자, 음료, 유제품, 캔디 등에 주로 사용되며 감칠맛의 부여로 인한 미각의 개선효과가 인정되어 고급식초, 케이크류 등에도 사용이 확대되고 있다. 내열성과 내산성을 가지고 있어 제과, 제빵, 음료 등에 이용하기 쉬운 것이 특징이다.

롯데칠성음료 연구진은 신규한 ‘락토바실러스 플랜타럼 LRCC5195(Lactobacillus plantarum LRCC5195) 균주’와 ‘이소말토올리고당(isomaltooligosaccharides)’을 혼합·제조한 복합체가 다방면으로 실험을 통해 확인한 결과, 주성분이 전통 발효 식품인 김치로부터 분리되어 안전성이 높고, 염증성 사이토카인 발현 및 염증 매개 인자인 산화질소(nitricoxide, NO) 생성을 저해하는 효과가 있으며 복합체는 균주 또는 이소말토올리고당 단독 대비 염증성 사이토카인 발현 및 염증 매개 인자인 산화질소 생성을 저해하는데 있어 시너직한(synergic) 효과를 가지고 있음을 확인했다고 한다.

또 락토바실러스 플랜타럼 LRCC5195 균주 및 이소말토올리고당 복합체는 염증성 사이토카인 발현 및 염증 매개 인자인 산화질소 생성을 현저히 저해함으로써 궁극적으로 항염증 효과를 나타내므로 아토피 피부염 완화, 개선 또는 치료하는데에 유용한 식품, 의약품, 또는 화장품 소재로 사용될 수 있음을 확인했다.

앞서 설명한 것과 마찬가지로 아직도 정확한 원인을 찾아내지 못한 아토피는 대소롭게 생각할 질병이 아니다. 삶의 질 향상을 위해 반드시 정복되어야 할 질환이다. 

이번 롯데칠성음료가 발견한 새로운 김치 유산균이 상용화되어 만성 아토피로부터 고통받은 이들에게 희망이 되기를 기대해 본다.