겨울딸기에서 시작된 식물성 PDRN nanofood, 나노바이오의 새로운 미래~ 나노식품 영양전달체 창시자 김동명

[Nanofood™]

#제주 자생 #겨울딸기(Rubus buergeri)에서 고순도 #식물성 #PDRN과 핵심 #파이토케미컬을 #표준화하는 차세대 정제 플랫폼을 구축하고 있다.
#신장 및 #연골세포 손상 모델을 통해 #항산화, #세포보호, #항염증, #ECM 재생 활성을 검증하고, 이를 기반으로 #소형견 #관절건강과 #노령묘 신장건강을 위한 기능성 소프트 #츄어블 #동결건조 #트릿 개발까지 연계하였다.
향후 #nanofood 및 #나노바이오 기술을 융합해 #반려동물 #헬스케어를 넘어 #인체의약품 및 #기능성식품 소재로 연구 영역을 확장할 계획이다.
현재 참여기관들과 연구 데이터를 공동 검토하며 SCI급 #국제학술논문 투고와 국내외 #특허출원을 위한 연구 초안을 준비하고 있다.
제주의 천연 바이오자원을 첨단 나노바이오 기술과 융합하여 글로벌 반려동물 예방형 헬스케어 소재와 차세대 인체의약품 밎 기능성 식품으로 발전시켜 나갈 예정이다.

■ 겨울딸기, 분자의 숲에서~

제주의 바람이 키운
작은 겨울딸기 한 알,
그 안에 숨어 있던
수많은 분자의 시간을 깨운다.

흡착과 용출,
한외여과의 미세한 막을 지나
불순물은 걷어내고
DNA의 조각은 새로운 이름을 얻는다.

Phyto-PDRN,
A₂A receptor의 문을 두드리고
cAMP와 PKA, CREB의 신호를 따라
멈춰 있던 세포의 시간을 다시 움직인다.

NF-κB의 염증 신호가 잦아들고
IL-1β, TNF-α, IL-6의 파도가 낮아지며
MMP의 칼날이 무뎌진 자리,
Type II Collagen과 Aggrecan이
다시 연골의 질서를 세운다.

Ellagic acid와 Anthocyanin,
식물의 색과 방어물질은
산화 스트레스의 어둠 속에서
또 하나의 생물학적 가능성을 말한다.

한쪽에는
작은 강아지의 흔들리는 무릎이 있고,
다른 한쪽에는
노령묘의 지쳐가는 신장이 있다.

우리는 그 사이에
작은 츄어블 하나를 놓고,
동결건조된 한 조각의 트릿에
제주의 생명과학을 담는다.

그리고 더 먼 곳을 바라본다.

나노캡슐의 좁은 공간,
정밀한 DDS의 궤적,
세포막을 향하는 분자의 이동,
마침내 사람의 건강으로 이어지는
Nanofood와 의약품의 새로운 길.

제주의 식물에서 시작된 작은 연구가
SCI 논문과 특허의 언어를 넘어
산업과 의료의 언어가 되는 날,

겨울딸기는 더 이상
한 포기의 자생식물이 아니다.

그것은
자연과 나노과학 사이를 연결하는
하나의 작은 바이오 플랫폼이다.

■ 제주 겨울딸기에서 시작된 바이오의 새로운 길~

제주에는 아직 충분히 해석되지 않은 생명의 자원이 있다. 그중 겨울딸기(Rubus buergeri Miquel)는 단순한 자생식물을 넘어, 천연물화학과 재생의학, 나노바이오 기술을 연결할 수 있는 하나의 생물학적 플랫폼으로 바라볼 수 있다.

이번 연구의 출발점은 겨울딸기에 존재하는 유효 생체분자를 어떻게 선택적으로 분리하고, 재현 가능한 품질의 바이오 소재로 전환할 것인가에 있다. 흡착-용출 기반 ABT(Adsorption–Elution Based Purification/Extraction) 공정에 한외여과(Ultrafiltration)와 엔도톡신 제거 공정을 결합하여 식물 유래 DNA 분획을 정제하고, 고순도 Phyto-PDRN과 함께 Apigetrin, Ellagic acid, Anthocyanin 등 주요 파이토케미컬을 표준화하는 방향으로 공정을 설계하였다. 최근 보고에서도 R. buergeri의 페놀성 분획에서 높은 항산화 활성과 LPS 유도 염증반응 억제 효과가 확인되고, ellagic acid 등이 주요 활성 성분으로 분석된 바 있어 이러한 연구 방향에 과학적 근거를 더하고 있다.

PDRN의 가능성은 단순한 DNA 조각의 기능에 머물지 않는다. 선행연구에서는 PDRN이 adenosine A₂A receptor를 자극하고, downstream cAMP/PKA/CREB signaling을 조절하여 NF-κB 활성화를 억제함으로써 염증성 사이토카인과 조직 손상을 낮추는 기전이 제시되어 있다. 특히 연골 및 골관절염 연구에서는 TNF-α, IL-1β, IL-6, HMGB1과 MMP 계열의 염증·기질분해 신호를 억제하고 연골세포의 생존과 분화를 지원하는 가능성이 보고되었다.

이러한 분자적 가능성을 겨울딸기 유래 Phyto-PDRN에 적용하여 신장 및 연골세포 손상 모델에서 생물학적 활성을 검증하였다. CRFK와 HK-2 세포를 이용한 산화·약물 유도 손상 모델에서는 세포사멸과 세포막 손상을 억제하고 세포 생존성을 회복시키는 가능성을 확인하였다. 연골세포 모델에서는 A₂A receptor-mediated signaling과 NF-κB 조절을 중심으로 Type II Collagen과 Aggrecan 등 extracellular matrix의 항상성 회복 가능성을 탐색하였다.

흥미로운 것은 이러한 연구가 실험실의 세포 수준에서 끝나지 않는다는 점이다. 연구 결과를 바탕으로 소형견의 관절 건강과 노령묘의 신장 건강을 고려한 기능성 소프트 츄어블과 동결건조 트릿으로 제형화하고, 휴먼그레이드 원료와 식물성 결착 소재를 적용하여 실제 섭취 가능한 반려동물 바이오헬스 소재로 확장하고 있다. 실제 개 유래 골관절염 세포모델에서도 PDRN이 ADORA2A 발현을 증가시키고 NF-κB 및 염증성 사이토카인, MMP-3·MMP-13 등의 발현을 낮추는 결과가 보고되어 반려동물 적용 연구의 과학적 연결성을 보여준다.

그러나 우리가 바라보는 최종 목적지는 반려동물 제품 하나가 아니다. 나노식품(Nanofood), 나노캡슐화, DDS(Drug Delivery System) 기술을 접목하면 식물 유래 PDRN과 파이토케미컬의 안정성, 용해성, 생체이용률을 정밀하게 제어하는 새로운 전달 플랫폼으로 발전시킬 수 있다.

제주의 식물 한 종에서 출발하여 천연물의 분리·정제, 분자기전 검증, 나노전달체 설계, 동물용 기능성 소재, 그리고 궁극적으로 인체의약품과 기능성 식품으로 이어지는 연구의 사슬을 만드는 것이다.

현재 참여기관들과 연구 데이터를 공동 검토하며 SCI급 국제학술논문과 국내·국제 특허출원을 위한 연구 초안을 준비하고 있다. 자연이 품은 분자를 과학으로 해석하고, 그 분자를 다시 사람과 동물의 건강을 위한 기술로 돌려주는 것. 그것이 제주 겨울딸기에서 시작한 이번 연구가 그리고 있는 가장 큰 그림이다.

#나노식품 #영양전달체 #창시자 #김동명