식품(연), 천연물의 질병예방 효능 예측 플랫폼 개발

 

   - 생물정보를 활용한 천연물의 효능 예측을 통해 기능성식품 개발에 드는 시간과 비용절감 기대  

한국식품연구원에서는 다중오믹스 기반 생물정보를 활용하여 천연물의 생리활성을 예측할 수 있는 Bio-FINE 플랫폼을 구축하였다. 

□ 한국식품연구원(원장 박동준, 이하 “식품(연)”) 식품기능연구본부 최인욱 박사 연구팀은 다중오믹스 기반 생물정보를 활용하여 천연물의 질병예방효능을 예측할 수 있는 플랫폼 기술 Bio-FINE을 개발했다고 밝혔다.

◦초고령사회 진입에 따라 건강수명연장이 무엇보다 중요하며 질병의 치료 못지않게 질병예방에 더욱 집중하여 삶의 질을 높이려는 노력이 필요하다.

 

◦세계보건기구(WHO) 산하 국제암연구소(IARC)에 따르면 암 사망의 30%는 식이요인에 의해 비롯된다고 하며, 생명유지에 필수적인 영양소 섭취뿐만 아니라 질병예방에 도움을 주는 다양한 생리활성성분들의 섭취가 무엇보다 중요하다고 한다.

 

◦각종 천연물에는 생리활성 성분들이 다양하게 존재하기 때문에 이들을 활용하여 신규 치료제 개발이나 건강기능성 식품소재로 개발하고자 하는 연구가 전 세계적으로 활발히 진행되고 있다.

 

◦그러나 통상적으로 in vitro 세포실험, 동물실험 등의 과정을 통해 많은 노력과 시간, 예산이 투입되어야 하는 점 등이 천연물의 고부가가치 식·의약소재 산업화에 큰 걸림돌이 되고 있다.

□ 천연물 효능 예측시스템(Bio-FINE)은 다중오믹스기반의 생물정보분석을 통해 다양한 천연물 소재의 기능성을 빠르고 정확하게 계산·예측할 수 있는 시스템이다.

◦천연물에 의한 유전자 발현조성 변화, 기능성별 유전자 마커의 헤어핀 RNA 정보(shRNA), 환자 유전자 빅데이터 등 정보를 활용하여 국내 개별인정형 건강기능식품 생산의 90% 이상을 차지하고 있는 면역기능 개선, 항산화, 장 건강 개선, 체지방 감소 등 10종의 기능성과 비만, 고혈압 등과 같은 16종의 질환에 대한 천연물의 개선 효능을 예측하는 시스템을 구축하였다.

 

◦특히 천연물 단독뿐만 아니라 2~3종이 혼합된 천연물의 경우에도 기능성을 예측할 수 있는 시스템을 완성하였으며, 개별인정원료를 대상으로 Bio-FINE의 정확성을 검증한 결과, 18종의 기능성 중 15종을 정확히 예측(정확도 83.3%)하였다. 질환개선 효능 예측에 대한 정확성 검증은 기존의 치료효과가 알려진 약물들에 대한 in silico 검증을 통하여 확인하였다.

 

◦또한 Bio-FINE으로부터 면역증진 및 간 건강증진 효능이 예측된 천연물 2종은 동물실험 등을 통한 검증을 거쳐 산업체에 기술이전 하였다.

 

◦천연물 예측시스템 구축과 이를 통해 얻은 정보를 DB화하고[붙임 2], 효능 예측과 결과해석 정보를 얻을 수 있도록 network view[붙임3], pathway view[붙임4] 등의 기능을 갖춘 Bio-FINE 웹을 구축하여 플랫폼으로서 기능을 구현하였다.

 

◦현재 원산지 이력추적과 대량생산이 가능한 천연물 40여 종에 대한 단독 또는 2,000여 조합에 대한 생리활성 예측 결과를 DB화 하였으며, 천연물 100종 이상에 대한 DB가 완성되면 정보를 개방할 예정이다.

 

◦이를 통해 천연물 식의약 소재 산업이 고부가가치 신성장 산업으로 발전하는데 Bio-FINE 플랫폼 기술이 유용하게 활용될 수 있도록 할 예정이다.

□ 본 성과는 과기정통부의 「천연물 효능 예측 DB(Bio-FINE) 구축사업」(’2018~’2020)의 지원을 받아 수행되었다.