한국의과학연구원
임상·비임상 유효성평가
생명공학 분야의 선두주자로서 신뢰성 있는 연구성과를 제공합니다.Research Field 03
임상·비임상 유효성평가
장(腸) 에는 면역세포의 70% 이상이 존재합니다.
면역세포의 대부분은 장내 점막에 집중되어 있으며 면역세포를 활성하는 것이 바로 장내미생물입니다. 장은 외부로부터 유입된 물질들이 접촉되는 주요 장소로써 장의 표면을 이루고 있는 점막에서는 음식물, 병원균 등 외부로부터 유입된 물질과 장내미생물의 상호작용이 이루어지며, 다양한 외부 자극으로부터 우리 몸을 보호해주는 중요한 역할을 담당합니다.
코로나19 팬데믹을 겪고 난 후로 많은 사람들이 건강에 대한 인식과 관심이 증가하면서 장 면역력 강화를 위한 건강기능식품 소비가 증가하고 있습니다. 이러한 영향으로 건강기능식품의 시장 규모는 점점 더 확대되고 있으며, 이 제품들 중 소비자들의 선택을 받을 수 있는 가장 중요한 조건은 과학적으로 증명된 유용한 효과 일 것입니다. 최근 대표적인 건강기능식품으로 프로바이오틱스, 프리바이오틱스가 장관계 질환 및 각종 대사 질환의 예방과 증상 완화에 연관된 것으로 보고되면서 장 건강 관련 유효성 평가를 바탕으로 건기식인증에 대한 관심이 더 높아지고 있습니다.
프로바이오틱스 및 프리바이오틱스의 효능으로는 항생제 부작용의 감소, 감염성 설사의 치료, 장내미생물 균형 조절, 아토피 증상의 완화, 염증성 장질환 증상 완화, 혈중 콜레스테롤 감소, 유당 불내증 증상 완화 등 장관계 질환 및 각종 대사 질환의 예방 및 증상 완화와 연관된 것으로 보고되었습니다. 따라서 건강기능식품의 경우 장 건강 관련 기능성 확인을 위해 바이오마커 항목에 대한 유효성을 평가하는 것이 기능성 입증에 효과적인 진행 방법일 것입니다.
01건강기능식품 평가
건강기능식품의 평가 중 가장 많이 활용되었던 방법은 마우스실험에 의한 평가입니다. 실험대상의 안전을 크게 고려하지 않아도 되는 실험이기에 많은 실험이 마우스와 같은 동물실험으로 수행이 되었으나, 동물실험에 대한 반대의 목소리가 점점 거세지고 가장 중요한 마우스와 같은 동물실험용 피실험종이 사람과 많이 유사하지 않기 때문에 건강기능식품을 복용하는 사람에 의한 평가가 가장 중요하고 확실한 효과파악이 됩니다. 건강기능식품(기타가공품을 포함)에 대한 임상평가 또는 인체유효성평가를 고려하게 되는데 과연 얼마의 인원으로 얼마의 수행을 해야 할지에 대한 문제가 먼저 대두됩니다. 개발하는 제품이 제약영역이나 건강기능식품 개별인정형으로 진행할지 아니면 단순하게 효과를 파악하는 정도로만 수행할지에 따라서 그 절차와 수행 방식은 수십 가지로 나눠지게 됩니다.
02임상 유효성평가
임상 유효성평가를 위해서는 임상시험 수탁기관, 임상시험 실시기관, 임상시험 분석기관간의 상호 유기적인 협력이 무엇보다 중요하며 임상평가의 성공에 가장 많은 영향을 주는 부분입니다. 한국의과학연구원은 한국인의 장내 환경에 최적화된 건강기능식품 및 의약품의 바이오마커 항목에 대한 유효성평가 프로세스를 개발하여 유효성을 객관적으로 수치화할 수 있는 길을 열었으며, 장내에 존재하는 유익균과 유해균의 균체수 변화 및 장내 미생물 군집의 다양성 변화를 확인하여 장내 환경의 개선 효과를 확인하였습니다. 또한 정부 R&D 자금을 지원받아 2014년부터 산학연 공동으로 '한국인 장내미생물 프로젝트'를 수행하여 누적인원 2만명이 넘는 한국인의 장내미생물 분석결과를 데이터베이스화하였습니다. 이를 토대로 한국인 표준 장내환경을 설정하기 위한 연구를 이어오고 있습니다.
01마이크로바이옴 정성분석&정량분석
한국의과학연구원에서는 산.학.연 및 병원과 연계하는 공동연구로 건강기능식품에 대해 미생물군집을 확인하는 정성분석인 NGS(Next Generation Sequencing)분석과 정량분석인 장내세균분석(GMA:Gut Microbiota Analysis)을 도입하여 유효성 평가를 진행하고 있습니다. 정성분석과 정량분석을 병행하여 장내미생물 유효성 평가를 통해 건강기능식품의 유효성을 평가하는 시스템을 구축하였으며, 분석 Big Data기반을 바탕으로 기존에 평가되지 못한 영역이 하나둘 확인되고 있습니다. 건강기능식품에 대한 유효성 확인을 위해 확보된 분변(Fecal)샘플에는 장내미생물에 대한 정보 외에 많은 건강관련 정보 및 제품 섭취에 따른 유효성을 확인할 수 있으며, 다양한 각도에서 복용군과 비복용군의 결과를 비교하여 건강기능식품의 기능성 확인을 위한 유효성 판단을 보다 정확하게 파악할 수 있습니다.
NGS 정성분석 결과
장내세균분석(GMA) 정량분석 결과
02단쇄지방산 분석(Short Chain Fatty Acids)
난소화성 다당류 섭취 시 장내균총에 의해 생성되는 단쇄지방산(SCFA)은 대장 내 세균의 세포 증식을 촉진시키고, 대장 내 질소를 세균의 단백합성에 이용하게 하여 결과적으로 대장 내 질소를 감소시킵니다. 또한 생성된 단쇄지방산은 장내 pH를 저하시켜 높은 pH 조건에서 성장하기 쉬운 유해균을 억제시키고, 유해효소의 활성을 저해함으로써 건강에 유익한 장내균총 환경을 형성하는 역할을 합니다. 단쇄지방산 농도 변화와 질병 발생 사이의 연관성을 고려하면, 다른 생물학적 샘플에서 이러한 산을 정량화하는 방법이 중요하며, 제한적이고 복잡한 생물학적 샘플에서 단쇄지방산을 정량화하는 가장 일반적인 방법으로는 GC-MS(Gas Chromatography Mass Spectrometry) 측정법이 있습니다.
SCFAs 분석 결과
GC-MS 측정
03Calprotectin 분석
Calprotectin은 분자량 36KDa의 칼슘-아연 결합 단백질입니다. 단구와 대식구에도 나타나기도 하며, 대부분 호중구 세포질에 존재하는데 염증 자극으로 분리되어 체내 염증상태를 반영하는 생물학적 표지자(biomaker)입니다. 특히 분변 칼프로텍틴은 세균 대사활동에 저항성이 있고, 효소에 의해 분해되지 않는 안정적 단백질이기 때문에 소화기계 염증을 진단하는데 사용할 수 있으며 염증성장질환 감별진단, 치료효과, 추적검사 등으로 임상검사에 이용됩니다.
04β-glucuronidase 분석
글루쿠론산분해효소, 베타-글루쿠로니데이스[글루쿠로니다제] 천연 또는 합성 글루쿠론산 화합물의 글루코사이드결합을 분해하는 효소입니다. 에스트로젠대사 및 세포분열에 관여합니다. 비장, 간 및 내분비선에 존재합니다. 장내효소로 알려진 β-glucuronidase를 분석함으로서 개발하는 건강기능식품의 정장작용의 정도를 판단할 수 있습니다.
05임상 유효성평가 결과 해석
임상유효성 평가가 완료된 후 얻어진 결과에 대한 정리 및 해석에 있어서 임상평가계획의 시기이상으로 임상시험 수탁기관, 임상시험실시기관, 임상시험분석기관간의 상호 유기적인 협력이 필요합니다. TB(Tera Byte)급 용량의 결과가 쏟아져 나오는 Metagenome분석의 시기에 자칫 Data의 바다에 빠져 옥석을 구분하지 못하는 우를 범할 수 있기 때문입니다. 한국의과학연구원 분석센터에서는 초기 임상평가 계획에서부터 분석수행 과정 뿐만이 아닌 결과에 대한 해석에 있어서도 오랫동안 축적해온 Bioinformatics 관점의 결과 해석의 지원으로 소중한 임상평가 진행의 결과가 빛을 발하도록 돕고 있습니다.
한국의과학연구원에서는 대상균주(또는 균주 그룹)에 대한 정량분석을 위한 사전역량을 확보하고 유효성 평가의 전-후 개선 정도, 연구과정 중의 특정 균주에 대한 정확한 균체수 측정을 필요한 모든 연구에 적용하고 있습니다.
