천연물이 우리 인간에게 제공하는 수많은 정보 중 질병을 치료하는 자료는 매우 방대하며, 오랜 임상경험과 경험적 관찰을 통해 효능과 안전성이 입증된 활성 성분들이 현대 과학과 접목이 되면서 다양한 치료 분야에 적극 활용되고 있다. 안정성을 기반으로 신약을 발굴하는 기술인 역약리학(reverse pharmacology)의 기반을 둔 천연물의약품은 우리나라를 포함해 중국과 인도의 전통의학이 글로벌 천연물 시대를 이끄는 주역으로 떠오르고 있다. 연평균 10% 이상의 가파른 성장률을 보이는 글로벌 천연물의약품 시장은 WHO 발표 기준으로 2023년에 423조원에 달할 것으로 전망하는 등 전 세계 바이오제약사들이 주목하는 분야이다.

황인상 기자 his@

인간 수명의 증가 추세는 좋아진 영양 상태와 의료기술의 급속한 발달 등이 그 배경이기 때문에 뇌질환, 심혈관계질환, 성인성 질환 및 면역질환 등과 같은 비전염성 질환이 크게 늘고 있다. 따라서 인체 효능이 경험적으로 알려진 천연물의 작용원리를 규명한 후 천연물의약품(미국-botanical drug, 유럽-herbal medicinal products, 중국-중약신약)으로 개발하는 연구개발이 활발히 진행 중이다. 강릉원주대학교 생명과학대학 주성수 교수 연구실에서는 지난 20여 년간 확보한 천연물 유래 화합물 및 유전자 정보들을 의약품 개발에 접목시켜 2018년2월 교원 창업한 신약 개발 전문법인 ‘휴사이온(Huscion)’에서 그 결실을 맺고있다.

▲ 주성수 교수

인지기능 개선 및 알츠하이머 유발물질 생성 억제하는 천연물의약품 개발
증가하는 인간의 수명과 직간접 연관성이 있는 알츠하이머는 비전염성 질환으로 분류되는 노인성 질환으로서 치매를 일으키는 가장 흔한 퇴행성 뇌 질환이며, 뇌세포가 서서히 파괴되면서 뇌 조직이 줄어들고 그에 따라 인지기능이 점진적으로 악화되는 질환이다. 처음에는 기억력 장애만 나타나다가 점차 공간지각력, 판단력이 떨어지며 다른 사람의 도움 없이는 일상생활 수행이 안 될 정도로 상태가 심해진다. 40-50대에서도 드물게 발생하지만 주로 65세 이후에 발병률이 높게 나타나는 특징을 나타낸다. 근본적인 발생 원인이 명확하지 않아 뚜렷한 치료법 역시 없어, 증세 완화 또는 기억력 개선 등에 초점을 맞춘 연구개발이 수행되고 있다. 하지만, 치매 치료의 한계성이 명확하여 글로벌 제약회사들이 줄줄이 손을 놓고 있는 연구개발 분야이기도 하다. 이에 주성수 강릉원주대학교 생명과학대학 해양분자생명과학과 교수는 인삼 속에서 알츠하이머 유발 원인 물질의 생성억제 및 제거에 효과적인 도움을 주는 물질을 규명함으로써, 안전한 항알츠하이머 천연물의약품 개발에 대한 기대감을 높이고 있다.

주성수 교수는 “알츠하이머 모델에서 진세노사이드와 같은 인삼의 특정 활성 성분이 알츠하이머 유발 원인 물질인 베타아밀로이드 펩티드(Aβ42)를 효과적으로 제거하고, 나아가 인지능 및 기억개선에 중요한 역할을 하는 아세틸콜린을 다량으로 생산하도록 도와주는 효능을 밝혀냈을 뿐 아니라, “더욱 흥미로운 것은 Rg만 분리하여 시험한 결과보다 Rg와 함께 특정 분자가 포함된 천연추출물 상태가 더 효과적인 것이 입증되었다‘고 전했다. 즉 우리가 예로부터 섭취해오던 방식(끓이거나 달임)의 인삼이 항알츠하이머 천연물의약품으로 개발이 더 유리한 상황인 것”이라고 강조했다. 특히 주 교수는 인삼열매를 증포하는 단계와 발효하는 단계를 거치면 치매 유발물질 생성억제와 제거 및 인지기능이 개선을 촉진하는 진세노사이드가 최대치로 올라가고 실제 치매가 유발된 마우스 실험에서 정상에 가까운 회복 또는 개선율을 보인다는 사실도 밝혀냈다. 주성수 교수는 “과거 인삼열매는 인삼뿌리의 성장과 상품성에 저해된다는 이유로 제거 대상이 되었지만, 이제는 의약학적으로 귀하게 사용될 수 있는 물질로 각광을 받고 있다”며 “이 기술을 천연물의약품으로 개발하고자 설립한 ’휴사이온’ 신약개발법인에서 전임상에 돌입하고 2021년에 임상1상 지입을 계획하는 등 머지않은 시점에 효과적이고 안전한 새로운 개념의 항알츠하이머 천연물의약품이 탄생할 것”이라고 기대했다.

자가면역, 항암, 세포치료 등 신약 개발 분야의 권위자
약학대학에서 천연물 관련 분자 기전을 탐색하던 중 알츠하이머 치료제 연구를 시작했다는 주성수 교수. 그 후로 20여 년간 다양한 가능성을 염두에 두고 확인연구를 한 결과 육상 및 해양동식물에 함유된 활성물질이 퇴행성뇌질환, 자가면역질환 및 대장암 등을 치료할 수 있다는 확신을 하게 된 주 교수는 최근 다수의 국제논문을 게재하면서 알츠하이머와 자가면역질환인 아토피피부염의 완결편을 완성했다. 30여 건의 특허기술을 포함한 그간의 연구 성과물들이 기술이전을 통해 상용화하는 데에도 심혈을 기울여 온 주 교수는 기능성소재 개발 전문회사인 ‘노벨젠메드‘와 신약개발전문법인 ’휴사이온‘을 창업하여 젊은 인재들에게 일자리 창출과 함께 지역의 바이오산업을 선도하고 있는 중이다. 현재 항아토피, 항암 및 항바이러스(항인플루엔자) 신약 개발에 매진하고 있는 주성수 교수는 이미 우리나라의 특정 식물에서 유래한 물질이 타미플루보다 기전이 우수한 항바이러스효능이 있음을 확인한 상태이며, 항아토피 및 항암 소재 등은 단일 선도물질 개발 완성을 목전에 두고 있다.

주 교수는 “앞으로 이 기술을 확대하여 개발한다면 난치성질환 해결에 유효한 신약후보물질 도출이 가능할 것으로 예상하고 있으며, 최근 사회적 경제적 문제로 대두되고 있는 인플루엔자 바이러스에 매우 효과가 좋은 신약이 탄생할 것으로 기대하고 있다”면서 “항아토피 신약은 발견단계의 마지막 단계에 와 있어 제 연구실에서 개발될 후보신약 중 가장 빠르게 목표에 도달할 것으로 확신하고 있다”고 부연했다. 이어 “항암신약은 자체 실내배양기술을 통해 신약 생산이 가능할 것으로 예상되어 국내 수요 뿐 아니라 해외 수출이 가능한 국가 차원의 새로운 먹거리의 주역이 될 것”이라며 “육상식물 유전자로부터 최초로 동정한 단백질을 이용한 면역부활/항바이러스 보조치료제 개발에 박차를 가하고 있으며, 2020년 1월 국제논문의 표지기사로 선정되는 등 연구의 우수성을 인정받고 있다. 세포치료, 유전자 조작, 융합단백질 개발과 뇌졸중 진단키트 개발 등이 진행 중이거나 완성단계에 도달해 있어 연구자로서 보람 있는 결실을 얻을 것”이라고 자신했다. 국제학술지의 부편집장과 편집위원, 천연자원 자문위원 등을 역임하고 있는 주성수 교수는 2011~2018년 Marquis Who’s Who in the World, Marquis Who’s Who in Medicine and Healthcare에 동시 등재됐으며, 2018년 Albert Nelson Marquis Lifetime Achievement Award, BIO Korea 2018 유공표창 및 2019년에는 스타연구실(Star Lab.)에 1호로 선정되는 등 다방면에서 연구력을 인정받고 있다. NM