다양하고 복잡한 기전에 의하여 정교히 조절되고 있는 면역 체계의 비정상적인 기능에 비롯된 자가 면역 질환을 개선, 치료하기 위하여 지금까지 많은 면역 조절제가 개발되어 온 바 있으며, 이들의 면역 조절 기전은 약물에 따라 그 효능에 있어 차이가 크고 독성등의 부작용등으로 인해 그 사용이 현저히 제한되고있는 경우가 많아 보다 안전하고 효능있는 새로운 면역 조절제의 개발은 아직도 매우 중요한 의의를 지니고 있다. 이러한 관점에서 본 연구실에서는 천연물로부터의 새로운 면역 조절제의 검색을 수행하여 온 바 있으며, 그중 Brazilin이 Low-dose Streptozotocin의 반복 투여에 의해 유도되는 당뇨병 상태의 면역 조절 기능에 미치는 영향에 대해서 검색하고자 하였다. 실험의 결과를 종합하여보면, Brazilin은 외부항원 (SRBC)의 유입시 정상 대조군에 비해 현저히 저하되어 있는 T cell의 기능을 정상 대조군 혹은 그 이상으로 증가시키는 효과를 나타내었으며, B cell의 기능 역시 활성화 시키는 것으로 관찰되었다. 이로부터 Brazilin은 Streptozotocin 유도 당뇨병 상태의 면역기능을 정상화시키는 면역 조절활성을 갖는 것으로 판단되었다.
세포성장 조절물질 탐색기술 개발 분야의 연구는 학문적으로는 세포성장 조절물질의 작용기작 규명에 의한 유전병의 병리기전, 암의 병리학적인 원인규명과 면역현상의 이해를 통한 생명과학의 기초연구 증진을 이룩할 것이며 세포성장 조절인자의 유전자를 분리하여 유전자 치료법(gene therapy)에 이용하거나 이들 유전자를 발현벡타를 이용해 과발현시켜 난치성 유전병의 치료에 이용하는 등의 임상실험에 활용할 수 있다. 산업적으로는 이들 연구결과를 활용한 신규 항암제 및 면역 조절제 개발기술의 수준 향상에 따른 생물 신의약 개발 분야에서 국제경재력을 제고시키는데 큰 역할을 할 것으로 기대된다.
외부 환경에 대한 장벽으로서 피부기능의 고전적인 개념은 중요한 신진대사와 면역학적 작용이 일어나는 것을 인식함으로써 확장 되었다. 피부의 면역학적 역할은 면역적 상해의 단순한 표적 이라는 것에서 피부와 연관된 피부와 면역반응의 개시와 조절에서 활발한 역할을 수행하는 것으로 확대되었다. 본 총설은 면역계의 토대가 되는 중요한 기작을 알아보고자 한다. 또한 Langerhans cells와 keratinocytes 뿐만아니라 항산화제, 자와선, 지방산 등이 피부 노화에 미치는 영향에 대해 알아보고자 한다.
분자단계에서 천연소재 유래 다당체는 면역 세포 표면(예, 대식세포)에 있는 한가지 또는 여러가지 수용체(${\beta}$-glucan 수용체, mannose 수용체, complement 수용체 3, Toll-like 수용체, scavenger 수용체)와 면역 반응을 시작하기 위하여 결합할 수 있고, 그 후에 신호전달을 위하여 cytokine과 second messenger($Ca^{2+}$, cAMP, cGMP, NO 등등)들을 생성한다. 그 결과로 선천면역과 적응면역을 유도하여 다양한 질환에 영향을 미친다. 추가적으로 다당체들의 면역조절은 신경내분비 체계의 조절과도 연관되어 있다. 최근 수많은 천연소재유래 다당체의 생리활성에 관한 연구가 진행되고 있다. 다양한 연구를 통해 정확한 약효, 낮은 독성과 부작용을 가진 일단의 다당체가 발견되어 현재 임상에서 암 치료에도 사용되고 있다. 이러한 사실들은 면역증진 다당체들이 항 종양치료를 위한 새로운 치료제로서 큰 시장을 개척할 수 있다는 가능성을 보여주고 있다. 이러한 사실에도 불구하고 현재 다당체에 대한 연구는 다음과 같은 취약점을 내포하고 있다. 첫째 다당체의 생리활성에 대한 정해진 비교기준이 없다. 특별히 임상 환경에서는 이러한 연구들이 중국, 일본, 한국과 일부 다른 동양국가들에 국한되어 있어 유럽이나 미국에서의 연구 자료가 결여되어있다. 둘째 현재 연구에 사용되고 있는 대다수의 천연소재 유래 다당체는 순수한 다당체가 아닌 천연 그대로의 것을 사용하고 있어 소재로부터 유래하는 다른 활성성분에 의해 쉽게 영향을 받을 수 있어 순수 다당체가 면역체계에 어떠한 역할을 수행하는지 진단하는데 어려움이 있다. 셋째 면역조절 경로에서 다당체의 정확한 신호전달 경로가 아직 정확하게 밝혀지지 않았고, 또한 동물과 임상실험에서 다당체가 작용하는 수용체 및 신호전달 경로에 대한 상반되는 결과가 발표되고 있기도 하다. 따라서 다당체의 면역조절활성에 대한 연구에 있어 다음과 같은 점들에 주목해야 할 필요가 있다. 첫째 다당체의 구조와 활성간의 상관관계를 밝혀야 할 것이다. 특히 다당체의 세부 구조 및 활성 부위를 밝혀낸다면 분자수준의 면역조절 기작을 명확히 하는데 도움을 줄 수 있을 것이다. 이러한 정보를 확보할 수 있다면 다당체의 구조를 변형시켜 활성을 증진시킬 수 있을 것이며, 또한 활성이 증가된 다당체를 합성하는 일도 가능해 질 것으로 예상된다. 마지막으로 ${\beta}$-glucan과 lentinan과 같은 정제된 다당체의 연구를 지속적으로 수행하여 효과적인 동물실험 및 임상실험 protocol을 확보하고 연구결과들에 대한 database를 구축해야 할 필요가 있다. 이러한 노력들이 성공적으로 수행된다면 천연소재유래 다당체들이 가까운 장래에 암 치료를 포함한 다양한 질병에 적용 가능한 새로운 면역조절제로 사용될 수 있을 것이다.
기능성 다당체는 자연계에 두루 존재하며 특히 많은 천연소재 유래 다당체의 경우 거의 부작용없이 광범위한 면역조절 기능을 나타내는 것으로 보고되고 있다. 이들 다당체의 면역증진 기능성은 다양한 경로와 타켓을 대상으로 나타나고 있으며 각 다당체의 기능성 차이는 그들에 구조적 차이에 기인한 것으로 판단되고 있다. BRM의 일종으로 천연소재 유래 다당체는 면역기관이나 T와 B 림프구, 대식세포, NK cell, LAK 세포 및 수지상 세포 등 면역세포의 활성화, 사이토카인 및 항체의 생성, 적혈구의 면역기능에 영향을 미쳐 생체방어 기능, 즉 면역기능을 증진시켜 주는 것으로 보고 되었다. 또한 lentinan, PSK, PSP, PUPS 등과 같이 이미 잘 알려진 다당체의 경우, 이들 다당체가 지닌 품질 안정성, 정확한 효능, 낮은 독성 및 부작용 등을 근간으로 다양한 항암치료제의 보조제로서 활용가능성도 높아지고 있다. 반면 다당체를 이용한 기능성 구명 연구에서는 몇 가지 제한이 있는 것도 사실이다. 첫째로 비교가능한 적절한 기능성 다당체의 비교 표준이 부재하다는 것이며 두 번째로는 대부분의 다당체 관련 연구가 보다 철저한 구조적, 정성적 연구결과 없이 주로 추출물을 이용한 연구로 진행되어 정확한 분자수준에서의 면역조절 기전을 구명하기 어렵다는 점이다. 마지막으로 정확한 기능 구명을 위한 신호전달경로 관련 연구, 수용체 관련연구 및 임상연구 등이 부족하다는 점이다. 따라서 향후 다당체를 이용한 면역력 증진 등 기능성 구명연구의 활성화를 위해서는 보다 정확한 기능성 다당 분획의 구조분석 및 동정 연구가 수행되어야 할 것이며 이는 분자 수준의 기능성을 이해하는데 주요한 요인이 될 것으로 판단되었다.
인간이 살아가는 환경에는 인체에 침입하여 건강한 삶을 영위하는 것을 방해하는 다양한 항원들이 존재하며, 면역 체계는 복잡한 기전을 통하여 이를 인식하고 제거한다. 대식세포는 선천 면역체계에 관연하는 면역세포로 체내 널리 분포하고 있으며, inducible nitric oxide synthase로 유도된 산화질소, cyclooxygenase-2로 유도된 prostaglandin E2 그리고 tumor necrosis factor-alpha 등의 전염증성 사이토카인 같은 다양한 면역 조절 물질을 생산한다. 흰점박이꽃무지유충은 미래 식량 수급 문제에 대한 대안으로 등장한 식용 곤충의 일종으로, 기존 mitogen activated protein kinases 및 nuclear factor-kappa B (NF-κB) 신호전달 경로를 경유하는 RAW264.7 대식세포의 활성화를 통한 면역 조절 효과가 보고되었다. 본 연구에서는 RAW264.7 세포에서 흰점박이꽃무지유충 추출물에 의해 유도된 면역 조절 물질의 발현이 toll-like receptor 4, mitogen activated protein kinases 및 nuclear factor-kappa B 신호전달 경로의 약리학적 억제제에 의해 어떻게 변화되었는지 확인하였다. 그 결과, 흰점박이꽃무지유충 처리에 의해 증가된 면역 조절 물질의 발현이 c-Jun N-terminal kinase (JNK) 억제제 및 NF-κB 억제제 처리에 의해 감소하는 것을 확인하였다. 또한, toll-like receptor 4(TLR4) 억제제 처리에 의해서는 흰점박이꽃무지유충 추출물 처리에 의해 증가된 면역 조절 물질의 발현과 JNK 및 NF-κB의 인산화 감소를 확인하였다. 우리의 이러한 연구는 흰점박이꽃무지유충이 TLR4-JNK/NF-κB 신호전달의 관여에 의해 RAW264.7 세포를 활성화하는 것을 시사한다.
식생활의 변화, 공해 등의 환경변화 등으로 인하여 아토피 환자가 급격하게 증가하고 있다. 본 연구소에서는 자원식물로부터 아토피 치료제 개발을 위하여 면역세포의 탈과립화억제를 통하여 수종의 식물 자원을 탐색한 바 있다. 애기땅빈대, 여뀌, 고들빼기 등으로부터 유효성분 분리하여 산업화 단계에 있으며, 특히 본 연구에서는 한약자원인 지모로부터 분리된 성분에 대하여 보고하고자 한다. 지모는 현재 수많은 보고를 통하여 항암성분, 여성호르몬조절성분 등이 보고되고 있으며, 본 연구에서는 nyasol을 비롯하여 4개의 유도체를 분리하였다. 분리된 성분에 대한 면역세포 탈과립화억제 평가를 수행하였으며, 이들 성분이 함유되어 있는 MeOH추출물에서 systemic 및 passive anaphylaxis 억제 효과가 있음을 확인하였다. 특히, 이들 성분에 대한 유도체 합성을 진행하고 있으며, 이에 대하여 면역세포 탈과립화 억제를 통한 항아토피 및 항알러지에 대한 연구결과를 보고하고자 한다. 이들의 성분과 합성 유도체들은 항아토피에 활용될 수 있으며, 지모추출물자체로도 화장품, 식품, 의약품에 적용이 가능할 정도로 우수한 효능이 확인되었으며, 앞으로 이들 유도체에 대한 의약품 개발연구가 기대된다.
감잎으로부터 새로운 생리활성 다당 소재를 개발하기 위하여 감잎의 열수추출물로부터 다당획분 PLW-0, pectinase 처리 추출물로부터 다당획분 PLE-0를 분리하여 정상 및 면역 억제 동물모델에서 면역자극활성을 측정하였다. 감잎 유래 다당체들은 정상모델에서 마우스의 면역기관인 비장과 흉선의 무게를 증가시켰으며, 비장세포 유래 림프구의 증식에 농도 의존적으로 증식활성을 보였는데, pectinase 처리 다당 획분 PLE-0의 활성이 열수추출 다당 획분 PLW-0에 비해 전체적으로 높은 활성을 보이는 것을 확인할 수 있었다. 또한 CY에 의해 면역이 억제된 동물모델에서도 CY처리에 의해 저하된 임파구 증식, NK 세포 활성 및 백혈구 수를 현저하게 증가시켰다. 이러한 면역억제 극복 활성 역시 유의적인 차이는 보이지 않았으나 PLE-0가 PLW-0에 비해 높음을 확인할 수 있었다. CY는 악성 종양의 치료 및 장기이식 후 나타나는 거부반응의 억제제로 사용되고 있는 대표적인 약물로 알려져 있다. 그러나 CY의 비선택적인 독성으로 인해 암세포뿐만 아니라 정상세포에도 독성을 나타내어 백혈구 수 감소, 혈소판 감소, 빈혈 등과 같은 부작용을 나타내고 있다. 따라서 최근에는 이와 같은 부작용이나 면역독성을 최소화 할 수 있는 물질을 발굴하고자 하는 연구가 이루어지고 있는데, 본 실험의 결과로부터 감잎 유래 다당체는 정상모델에서의 면역자극 및 CY에 의해 초래된 면역억제를 감소시킴으로써 면역조절제로서의 개발가능성을 제시해 줄 수 있다고 생각된다. 또한 pectinase 처리 다당 PLE-0가 열수추출 다당 PLW-0에 비해 비교적 높은 활성을 보인 것을 감안해 보았을 때 효소처리가 감잎 유래 다당의 활성증가에 도움을 준다는 것을 확인하였다.
본 연구는 길경 사포닌 추출물(PGS)를 이용하여 대식세포의 면역조절능력을 평가하였으며, 탐식작용, 항암작용, 항염증 작용에 모두 유의적인 효과를 나타내었다. 특히, 본 연구에서는 농도의존적으로 매우 유의적이게 나타난 PGS의 항암작용 기전을 측정하기 위하여 암세포 독성 물질로 알려진 NO 분비량을 측정하였으며, PGS에 의해 NO의 생성을 증가함을 확인하였다. 또한, PGS가 NO 생성 억제제 NIL을 함께 처리하였을 때 항암효과가 나타나지 않게 됨을 재확인함으로써, PGS 10 ${\mu}g/mL$에서 나타낸 대식세포의 항암효과는 일부 NO 생성 및 분비에 의한 작용 기전임을 보여주었다. PGS의 면역조절작용 중 항염증효과 실험에서는 PGS가 염증환경에서 과도하게 분비된 NO를 다소 억제하는 경향을 보였으나, 항염증조절에서 대표적인 물질로 알려진 TNF-${\alpha}$ 조절에는 효과를 나타내지 않았다. PGS가 염증환경에서의 TNF-${\alpha}$억제조절에는 영향을 미치지 않았으나 TNF-${\alpha}$는 항암물질로도 알려져 있으므로 향후 PGS의 항암효과에 대한 연구에서 TNF-${\alpha}$의 생성에 관한 연구는 NO를 매개하는 항암 효과 외에 다른 기전을 설명해줄 수 있을 것으로 보인다. 이러한 결과들은 PGS가 항암요법의 보조제 및 면역보조제로써의 활용에 개발 가능성이 있다는 것을 보여준다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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