쓴메밀·락토페린 융합 ‘TbLF’…한의바이오의 재생의학 가능성 확인

한의약과 바이오 기술을 접목해 개발한 ‘혈맥재생약침(TbLF)’이 과도한 활성산소와 염증 유발 물질로 손상된 세포의 생존율을 높이는 효과를 확인했다. 쓴메밀·락토페린 혼합 제제를 활용한 실험에서 인간 줄기세포를 비롯한 신경계·면역계 세포의 생존율이 유의하게 개선되면서 재생의학 분야에서의 활용 가능성을 검증할 기초 근거가 마련됐다.

이 같은 내용을 담은 ‘H₂O₂ 및 LPS로 유도된 손상 환경에서 쓴메밀-락토페린 혼합 제제가 세포 생존율에 미치는 영향’이라는 제하의 연구논문이 ‘대한한방내과학회지’ 제47권 제4호에 게재됐다.

김용수 동서비교한의학회장과 진명호 동의대 한의대 심계내과학 교수가 공동 수행한 이번 연구는 쓴메밀·락토페린 혼합 제제의 세포독성과 손상 환경에서의 보호 효과를 평가한 것으로, 동서의학중앙연구소와 동의대학교부속한방병원, 고려대학교 식품생의학안전연구소, ㈜프로비 등의 연구진이 참여했다.

◎ 쓴메밀·락토페린의 바이오 융합…혈맥재생약침, 세포 안전성부터 검증

앞서 동서비교한의학회 중앙연구소는 손상된 조직의 재생 환경 개선을 목표로 쓴메밀과 락토페린을 주성분으로 하는 혈맥재생약침(Blood Vessel-Regeneration Pharmacopuncture, BRP)을 개발했다. 논문에서는 이를 쓴메밀-락토페린 혼합 제제(Tartary buckwheat-lactoferrin formulation, TbLF)로 명명했다.

제조 과정에는 △쓴메밀 새싹·락토페린 가수분해물·난황 레시틴 혼합 △볼밀 처리 △알칼라아제 효소 가수분해 △1000bar 초고압 균질화 △여과·멸균·동결건조 공정 등이 적용됐다. 이는 쓴메밀 유래 플라보노이드와 락토페린 등 생리활성 성분의 분산성과 제형 안정성을 확보하기 위한 제조공정이다.

쓴메밀의 대표 성분인 루틴(rutin)은 항산화·항염증·혈관 보호 활성이 보고된 플라보노이드다. 락토페린은 철 항상성 유지와 면역조절 기능을 수행하는 당단백질로, 선행연구에서 산화적 스트레스에 따른 줄기세포 노화·사멸 억제 효과가 보고된 바 있다.

연구팀은 재생의학과 관련된 △인간 중간엽줄기세포(hMSCs) △인간 지방유래줄기세포(hADSCs)를 비롯해 신경계 손상 연구에 활용되는 △인간 신경모세포종 세포주(SH-SY5Y), 염증·면역반응 연구에 사용되는 △생쥐 유래 대식세포주(RAW264.7) 등 4종의 세포를 대상으로 독성과 보호 효과를 평가했다.

먼저 세포의 대사활성을 통해 생존율을 평가하는 WST-8 분석을 실시한 결과, TbLF 5mg/mL 이하에서는 모든 세포에서 유의한 생존율 감소가 관찰되지 않았다. 인간 중간엽줄기세포는 시험 농도에서 99.52~102.86%의 생존율을 유지했으며, 지방유래줄기세포도 6mg/mL에서 101.45%를 기록했다.

반면 신경모세포종 세포주는 0.5mg/mL에서 생존율이 113.58%로 증가했으나 6mg/mL에서는 80.74%로 감소했다. 대식세포 역시 6mg/mL에서 생존율이 88.66%로 낮아졌다. 이에 연구팀은 4종 모두에서 유의한 독성이 관찰되지 않은 최대 시험 농도인 5mg/mL를 후속 실험 농도로 설정했다.

◎ 산화적 손상에도 세포 생존율 ‘반등’…신경계 세포서 최대 16.42%p↑

연구팀은 세포에 산화적 스트레스를 일으켜 손상을 유도하는 과산화수소(H₂O₂)를 처리한 뒤 TbLF가 생존율 감소를 얼마나 완화하는지 평가했다.

세포에 TbLF 5mg/mL를 6시간 먼저 처리한 뒤 과산화수소에 24시간 노출하고, 살아 있는 세포의 색소 흡수 능력을 이용하는 뉴트럴레드 흡수시험(NRU)으로 생존율을 측정했다.

세포 생존율은 손상을 유도하지 않은 정상 대조군을 100%로 설정해 산출했으며, 과산화수소만 처리한 손상군과 TbLF를 미리 처리한 세포군을 비교했다.

그 결과 △인간 중간엽줄기세포 59.05%→68.15%(9.10%p 증가) △인간 지방유래줄기세포 51.76%→63.16%(11.40%p 증가) △신경모세포종 세포주 54.28%→70.70%(16.42%p 증가) △대식세포 52.41%→60.80%(8.39%p 증가) 등 4종 모두에서 통계적으로 유의한 생존율 개선(p<0.05)이 확인됐다.

특히 신경모세포종 세포주에서 가장 큰 증가 폭인 16.42%포인트가 관찰됐으며, 인간 중간엽줄기세포와 지방유래줄기세포에서도 각각 9.10%포인트, 11.40%포인트의 생존율 개선이 나타났다.

현미경 관찰에서도 과산화수소만 처리한 세포군은 세포 밀도가 감소하고 형태가 위축되는 변화를 보인 반면, TbLF 전처리군에서는 세포 밀도가 상대적으로 높게 유지되고 형태학적 손상이 완화되는 경향이 확인됐다.

연구팀은 이러한 관찰 결과가 NRU 분석에서 확인된 세포 생존율 개선과 일관된 양상을 보인다고 설명했다.

◎ 염증에 손상된 면역세포도 보호…생존율 14.62%p↑

염증성 스트레스 환경에서도 세포 생존율 개선이 확인됐다. 연구팀은 세균 외막의 구성 성분으로 염증반응을 유발하는 지질다당류(LPS) 50μg/mL를 대식세포주 RAW264.7에 처리해 염증성 손상 환경을 조성했다.

그 결과 LPS 단독 처리군의 생존율은 58.49±7.93%로 감소했으나, TbLF 전처리군에서는 73.11±4.70%로 높아졌다. 손상군 대비 14.62%포인트 증가한 수치로, 통계적으로 유의한 차이(p<0.05)를 보였다.

현미경 관찰에서도 LPS 단독 처리군은 세포 밀도 감소와 형태 위축이 나타난 반면, TbLF 전처리군에서는 세포 밀도 증가와 형태학적 손상 완화 경향이 확인됐다.

연구팀은 쓴메밀 유래 플라보노이드와 락토페린의 생리활성 성분이 산화적·염증성 손상 환경에서 세포 생존 유지에 기여했을 가능성을 제시했다.

◎ “세포 생존율 개선 넘어 재생의학으로”…후속 검증 본격 과제

연구팀은 이번 연구가 쓴메밀·락토페린 혼합 제제의 세포 안전성과 손상 환경에서의 생존율 개선을 확인하고, 기능성 약침 제제의 표준화와 재생의학적 활용을 위한 후속 연구의 기반을 마련했다는 데 의미를 부여했다.

진명호 교수는 “혈맥재생약침이 특정 세포에만 작용하는 것이 아니라 줄기세포, 신경세포 및 면역세포에서 공통적으로 세포 보호 효과를 나타냈다는 데 있다”며 “만성 염증과 과도한 활성산소는 줄기세포의 생존과 조직 정착을 방해하고 재생 능력을 떨어뜨리는 주요 요인”이라고 설명했다.

이어 “손상된 조직의 미세환경을 안정시키는 것은 재생의학적 치료 효과를 높이기 위한 중요한 연구 과제로 평가된다”고 강조했다.

진 교수는 “이번 연구가 배양세포를 이용한 시험관 내 기초연구인 만큼 실제 혈관 재생이나 혈류 개선 효과를 직접 평가한 것은 아니다”라며 후속 과제로 △유효성분·제조공정 표준화 △세포 보호 작용기전 분석 △동물실험·독성시험 △적정 용량 설정 △임상적 유효성·안전성 검증 등을 제시했다.

김용수 회장은 혈맥재생약침의 향후 임상 활용 분야로 △만성염증에 따른 신경손상 △비만 △수면장애 △협착증 등을 언급하며 재생 치료 분야로의 확장 가능성에 기대를 나타냈다.

김 회장은 “한의학과 생명공학이 융합된 첨단의 재생 약침 조제기술과 현대 재생의학의 세포 미세환경 조절 개념을 결합했다는 점에서 의미가 있다”며 “쓴메밀 유래 플라보노이드와 락토페린을 활용한 복합 약침이 산화적·염증성 손상으로부터 세포를 보호할 수 있다는 기초 근거를 제시함으로써 향후 기능성 재생 약침 개발과 후속 연구의 기반이 될 것으로 기대된다”고 말했다.