[18] 2025-0617 천연물과 의약품의 경이로운 여정 (이용록 명예교수)

[강용호]

https://youtu.be/UQd7FLugmbw

천연물과 의약품의 경이로운 여정

1. 개요

본 브리핑 문서는 영남대학교 이용록 명예교수의 "자연이 만든 레시피: 천연물과 의약품의 경이로운 여정" 강연 내용을 바탕으로 천연물의 중요성, 의약품 개발에서의 역할, 독성 물질의 사례 및 유기 합성의 연관성 등을 심층적으로 다룬다.

2. 주요 내용 및 핵심 아이디어

2.1. 천연물의 정의와 중요성

• 정의: 천연물은 "자연에서 얻어지는 모든 유기화물"을 의미하며, 살아있는 생물체(식물, 동물, 세균, 곰팡이, 박테리아 등)에서 만들어진 모든 물질을 포함한다.
• 다양한 활용: 천연물은 "약리활성이나 생리활성을 가지고 있어 가지고 의약품이나 신약발이 아주 널리 쓰이고 있습니다." 현재 사용되는 의약품의 50% 이상이 천연물에서 유래한다.
• 화학 구조의 다양성: 간단한 페니실린부터 복잡한 단백질까지 다양한 화학 구조를 가진다.
• 생명 현상 이해: 천연물은 생명 현상과 대사 과정(예: 엽록소의 광합성 작용)을 이해하는 데 도움을 주며, 지구 환경 변화를 이해하는 중요한 요소가 된다.
• 일상생활 속 천연물: 쌀, 보리, 밀 등의 곡류, 과일, 채소, 마늘(알리신), 계피(신남알데하이드), 녹차(카페인, 폴리페놀), 커피(카페인, 탄닌) 등은 우리 일상에서 쉽게 접할 수 있는 천연물이다.
• 천연물의 양면성: 천연물은 좋은 의약품이 될 수도 있지만, "독서를 가지고 우리 인류에게 인간에게 해로운 그런 물치도 많이 있습니다." (예: 코닌, 아플라톡신, 아마톡신)

2.2. 천연물 유래 의약품의 사례

• 카페인: 신생아 호흡 곤란 치료 주사제, 두통/편두통 치료제(예: 게보린, 엑세드린)에 사용된다.
• 흥미로운 사실: "녹차 아이스크림이 카페인이 가장 많이 들어 있어요."
• 캡사이신: 고추에서 추출되며, 국소 진통제(대상포진 패치, 파스)로 사용된다.
• 모르핀: 양귀비에서 추출된 천연물로, "마약은 진통제로 널리 세우고 있습니다." 양귀비와 개양귀비는 꽃 봉오리 크기, 줄기의 매끈함/가시 유무, 꽃잎의 검은 점 유무로 구별할 수 있다.
• 에페드린: 마황 식물에서 추출되며, 한방에서 감기, 천식 치료제로 사용되고 의약품에서도 비염, 천식 약에 쓰인다. 그러나 과다 복용 시 고혈압, 뇌졸중, 급사에 이를 수 있으며, 마약 성분이 있어 금지되기도 한다. (예: 1974년 테헤란 아시안 게임 북한 김중일 선수 도핑 사건, 미국 메이저리그 투수 사망 사건)
• 필로폰 (히로뽕, 메스암페타민): 에페드린을 변형하여 합성한 물질로, "굉장히 각성 효과가 나타나더라요." 일본에서 피로회복제로 대대적으로 팔렸으며, 제2차 세계대전 중 독일군과 일본군에게 지급되기도 했다. 우리나라에서는 70~80년대 유행했다.
• 키니네: 페루 키나나무 껍질에서 추출되며, 말라리아 치료제로 사용되었다. 현재는 부작용을 줄인 클로로퀸 등으로 합성되어 사용된다.
• 아르테미시닌: 개똥쑥에서 추출된 말라리아 치료제로, 중국의 투유유 박사가 추출하여 2015년 노벨상을 받았다.
• 탁솔 (파클리탁셀): 태평양 주목나무 껍질에서 추출된 항암제로, 난소암, 유방암, 식도암, 폐암, 자궁경부암, 췌장암 치료에 사용된다. 현재는 반합성 방법으로도 생산된다.
• 히루딘: 거머리에서 추출된 단백질 천연물로, 혈액 응고 억제제로 사용되었으나, 현재는 사용 빈도가 낮다.
• 보툴리늄 독소 (보톡스): 보툴리눔균에서 생성되는 단백질 독소로, 미용 목적(피부 부풀림)과 안면 경련 등 근육 관련 질환 치료에 사용된다.
• 자이코노타이드 (Conotoxins): 청자고둥(해양 달팽이)에서 발견되는 펩타이드 화합물로, "모르핀보다 한 천배 정도 진통 효과가 있다는 거야 이게." 강력한 진통제로 승인받아 사용된다.
• 위험성: 청자고둥 독은 "몇 분 내 심장 장마비가 온다 사람이 청자고동을 만지면 거기 만지고 물리면 거의 치사율이 70%나 된다."
• 캡토프릴: 브라질 살모사의 독에서 발견된 펩타이드 구조를 변형하여 합성한 최초의 고혈압 치료제이다.
• 기전: 살모사에 물린 동물이 혈압이 급격히 떨어져 죽는 현상에서 착안하여 개발되었다.

2.3. 독성을 가진 천연물의 경고

• 솔라닌: 싹이 난 감자에서 생성되는 독성 물질로, 사망을 유발할 수 있다.
• 아미그달린: 청매실과 살구 씨에 들어 있는 독성 물질로, 인체 내에서 맹독성 기체인 시안화수소(HCN)를 방출할 수 있다.
• HCN의 위험성: "HCN은 도깨수야 독가스." 유대인 학살에 사용된 치클론 B의 주성분이다.
• 리신: 피마자(아주까리)에 포함된 단백질 독성 물질로, 소량으로도 치사량에 이를 수 있다.
• 테트로도톡신: 복어 독의 주성분으로, "복어 한 마리가 아 한 성인 독을 맞으고 있는 밀복은 성인 33명이 한 마리 먹어도 다 죽어요." 그러나 물에 잘 녹는 특성 때문에 조리 과정을 통해 독성을 제거할 수 있다.
• 독성의 기원: 복어 독은 먹이(독조개, 불가사리, 해양 미생물)로부터 축적되는 것으로 추정된다.
• 다른 생물에서의 발견: 파란선문어, 개구리, 도롱뇽 등에서도 테트로도톡신이 발견된다.
• 양식 복어: 양식 복어는 자연산 먹이를 섭취하지 않아 독성이 없으나, 맛이 없어 자연산 복어와 함께 기르기도 한다.
• 고사리 (프타키로사이드): "고사리는 바람 물질이다." 이하고 교수의 10년간 연구(1974~1984년)를 통해 발암 물질임이 밝혀졌다.
• 발암 기전: 프타키로사이드는 DNA 염기 서열을 끊어뜨려 돌연변이를 유발한다.
• 섭취 위험성: 조리 과정(두 번 삶기, 식초 첨가)을 통해 독성을 줄일 수 있지만, 100% 제거되지는 않는다.
• 오염 경로: 식용 섭취뿐만 아니라 포자에 의한 공기 전염, 오염된 우유나 고기를 통해서도 노출될 수 있다.
• 전 세계적 인식: 미국, 캐나다, 유럽 등에서는 고사리를 독성 물질로 분류하여 섭취를 금지한다.
• 위암과의 연관성: 고사리 섭취 지역(일본 일부, 코스타리카)에서 위암 발생률이 높은 상관관계가 보고되었다.

2.4. 유기 합성의 역할과 중요성

• 유기 합성의 정의: "새로운 유기반을 개발하거나 천연물을 합성하거나 신약 농약 화장품 염료를 개발하는 것이 이런 분야가 유기 합성"이다.
• 이용록 교수의 연구: 이용록 교수는 약 200여 개의 천연물을 합성했으며, 대표적인 사례로 태국 야생 망고에서 추출된 당뇨 및 말라리아 치료 효과가 있는 클라지아스테라인 (세계 최초 합성), 이끼에서 추출된 강력한 항염증 및 진통 효과가 있는 페로테티넨 (PT) 등을 언급했다.
• 클라지아스테라인: 1mg이 71만원에 팔리는 고부가가치 물질로 합성 방법이 공개되었음에도 쉽게 생산되지 않는 고난이도 물질임을 시사한다.
• 페로테티넨: 마약성이 없는 항염증 및 진통제로 대마 유래 THC보다 약효가 우수하다고 보고되었다.
• 홉 추출물: 맥주의 쓴맛을 내는 홉에는 잔토휴몰류(폴리페놀)가 들어있어 항신균, 항산화, 항암 효과를 가진다. 맥주 회사들의 연구 지원으로 많은 논문이 발표되었다.
• 대마 (카나비노이드): 대마에는 130여 종의 카나비노이드와 500여 종의 천연물이 포함되어 있다. THC, CBN, CBD는 마약으로 분류되지만, THC는 암 환자의 구토 방지제(마리놀)로, CBD는 소아 간질 치료제(에피디올렉스)로 의료용으로 사용이 확대되고 있다.

2.5. 교육과 후학 양성의 중요성

이용록 교수는 자신의 연구 외에도 후학 양성의 즐거움을 강조하며, 많은 제자들이 국내외 유수의 기관(미국 NIH)이나 대학(인도 나판디 대학, 미국 아이다호 주립대학교)에서 성공적으로 활동하고 있음을 자랑스럽게 언급했다. 이는 과학 연구의 지속성과 발전에 있어 교육의 중요성을 보여주는 부분이다.

3. 결론

본 강연은 천연물이 인류의 질병 치료와 생활 개선에 얼마나 지대한 영향을 미쳐왔는지 다양한 사례를 통해 보여주었다. 동시에 천연물 속에 숨겨진 독성과 위험성을 명확히 경고하며, 무분별한 천연물 섭취의 위험성을 일깨웠다. 유기 합성 화학을 통해 천연물의 유용한 성분을 재창조하고 독성을 제거하며 더욱 효과적인 의약품을 개발하는 과정은 인류 복지 증진에 필수적인 노력임을 시사한다. 마지막으로, 후학 양성에 대한 열정은 이러한 과학적 발견과 발전이 지속될 수 있는 토대임을 강조한다.