[논문]스마트애니멀을 이용한 고기능성 프로바이오틱스 탐색기술

오상남; 박미리; 김영훈

스마트애니멀을 이용한 고기능성 프로바이오틱스 탐색기술
Development of Discovering Method for Functional Probiotics using Smart Animal 원문보기

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문제 정의

이러한 농업형 스마트 애니멀 모델을 이용한 프로바이오틱스 발굴기술의 개발은 생체 내에서 비만, 당뇨, 고지혈증 등과 같은 만성질환, 장을 타겟으로 하는 과민성 대장염, 크론병 등과 같은 장기능 관련 질환 식품소재를 신속하게 스크리닝 할 수 있으며 또한, 프로바이오틱스에 의한 장수발효식품과 수명연장과의 상관 관계 연구를 위한 신속한 연구기술을 제공함으로써 이들 질병에 대한 혁신적 개념의 예방이 가능하여 국민 보건에 크게 기여할 것으로 판단된다. 본 논단에서는 고기능성 프로바이오틱스 축산식품소재 발굴에 적용이 가장 신속하게 진행 중인 예쁜 꼬마선충 Caenorhabditis elegans와 초파리 Drosophila melanogaster를 중심으로 스마트 애니멀의 유용성을 논하고자 한다.

성능/효과

최근 한국건강기능식품협회의 ‘향후 소비자의 기능성 선호경향’ 조사자료에 따르면 운동 부족과 서구화된 식단으로 인한 비만인구의 증가를 반영하듯이 소비자 기능성 선호경향에서도 비만에 관련된 기능성 제품에 대한 선호도가 38%로 가장 높게 나타났다. 그 뒤를 이어 면역력 증진(22%), 아토피(14%), 항노화 및 관절 건강(류마티스/11%) 등 만성질환의 기능성과 관련된 순으로 소비자 선호도가 높은 것으로 확인되었다. 따라서 향후 고기능성의 동물 식품소재 개발연구는 소비자 맞춤형/밀착형으로 만성질환을 예방하는 방향으로 소비자들의 수요를 충족시킬 수 있도록 시장 타겟을 조정하는 것이 필요한 것으로 판단된다(표 1).
흥미롭게도 최근 본 저자의 연구진은 인체유래의 프로바이오틱 균주 같은 유용미생물의 처리에 따른 병원성 미생물의 감염에 대한 예쁜 꼬마선충의 선천면역 및 면역증강 효능을 연구 중에 있다. 최근 이러한 연구결과를 종합하여 발효유 제조에 사용되는 스타터인 Lactobacillus acidophilus NCFM의 면역처리를 통해 E. faecalis와 S. aureus와 같은 Gram positive bacteria에 대해 특이적으로 면역증강을 유도하여 수명연장이 나타나는 것을 실험적으로 증명하였다(Kim and Mylonakis, 2012). 이러한 연구결과는 C.

후속연구

그 뒤를 이어 면역력 증진(22%), 아토피(14%), 항노화 및 관절 건강(류마티스/11%) 등 만성질환의 기능성과 관련된 순으로 소비자 선호도가 높은 것으로 확인되었다. 따라서 향후 고기능성의 동물 식품소재 개발연구는 소비자 맞춤형/밀착형으로 만성질환을 예방하는 방향으로 소비자들의 수요를 충족시킬 수 있도록 시장 타겟을 조정하는 것이 필요한 것으로 판단된다(표 1).
이러한 농업형 스마트 애니멀 모델을 이용한 프로바이오틱스 발굴기술의 개발은 생체 내에서 비만, 당뇨, 고지혈증 등과 같은 만성질환, 장을 타겟으로 하는 과민성 대장염, 크론병 등과 같은 장기능 관련 질환 식품소재를 신속하게 스크리닝 할 수 있으며 또한, 프로바이오틱스에 의한 장수발효식품과 수명연장과의 상관 관계 연구를 위한 신속한 연구기술을 제공함으로써 이들 질병에 대한 혁신적 개념의 예방이 가능하여 국민 보건에 크게 기여할 것으로 판단된다. 본 논단에서는 고기능성 프로바이오틱스 축산식품소재 발굴에 적용이 가장 신속하게 진행 중인 예쁜 꼬마선충 Caenorhabditis elegans와 초파리 Drosophila melanogaster를 중심으로 스마트 애니멀의 유용성을 논하고자 한다.
aureus와 같은 Gram positive bacteria에 대해 특이적으로 면역증강을 유도하여 수명연장이 나타나는 것을 실험적으로 증명하였다(Kim and Mylonakis, 2012). 이러한 연구결과는 C. elegans의 장환경에서의 프로바이오틱스 면역증강 메커니즘을 규명한 세계최초의 보고이며 이러한 연구결과는 향후 장건강 및 노화, 면역증강 등 대사성 질환과 관련된 기능성 프로바이오틱스의 분리 동정에 신속하게 적용이 가능할 것으로 판단된다.
, 2013). 이러한 연구결과는 장관 내 병원성 미생물 유래의 면역능 저하기작에서 다양한 프로바이오틱스 균주의 면역증강 소재의 선발에 신속하게 적용이 가능할 것으로 판단된다. 흥미롭게도 최근 본 저자의 연구진은 인체유래의 프로바이오틱 균주 같은 유용미생물의 처리에 따른 병원성 미생물의 감염에 대한 예쁜 꼬마선충의 선천면역 및 면역증강 효능을 연구 중에 있다.
다른 기술 선진국과 비교하였을 때 국내에서 스마트애니멀을 이용한 고효율 식품신소재 발굴 플랫폼 기술은 초기 개념정립 단계라고 판단된다. 최근 강화되고 있는 동물복지의 측면에서 마우스를 이용한 in vivo 실험의 한계점을 극복할 수 있는 새로운 in vivo 모델로써 본 논고에서 제안하는 농업형 스마트애니멀 모델은 저투자-고효율의 프로바이오틱스를 선발할 수 있는 생체모델 시스템으로 발전이 가능할 것으로 판단된다.
특히, 이러한 특정 타겟을 대상으로 하는 식품소재의 개발은 비만, 당뇨, 고지혈증 등과 같은 대사성 질환, 과민성 대장염, 크론병 등과 같은 면역조절 질환, 영유아 성장 이상과 같은 질병의 병인기전에 대한 근본적인 원인을 찾을 수 있기에 이들 질병에 대한 혁신적 개념의 예방이 가능하여 국민 보건에 크게 기여할 것으로 판단된다.

핵심어

질문

논문에서 추출한 답변

한국건강기능식품협회의 '향후 소비자의 기능성 선호경향' 조사에서 어떤 질환과 관련된 기능성 제품에 대한 선호도가 가장 높았는가?

최근 한국건강기능식품협회의 ‘향후 소비자의 기능성 선호경향’ 조사자료에 따르면 운동 부족과 서구화된 식단으로 인한 비만인구의 증가를 반영하듯이 소비자 기능성 선호경향에서도 비만에 관련된 기능성 제품에 대한 선호도가 38%로 가장 높게 나타났다. 그 뒤를 이어 면역력 증진(22%), 아토피(14%), 항노화 및 관절 건강(류마티스/11%) 등 만성질환의 기능성과 관련된 순으로 소비자 선호도가 높은 것으로 확인되었다.

마우스를 이용한 in vivo 실험의 한계점은 무엇인가?

이러한 in vitro의 한계를 극복하기 위하여 직접적으로 in vivo 모델을 이용하여 개발된 식품 신소재와 대사성 질환에 관한 효능과의 상관관계를 연구하고자 하는 시도가 이루어지고 있다. 하지만 노화의 경우 활성 식품소재의 효능 검증에 주로 사용되는 마우스 수명이 3년 이하 이기 때문에 노화를 평가하기 위한 그 효능을 검토하는데 실험기간이 최소 10년 이상 소요된다는 결정적인 문제점을 가지고 있으며, 또한 장기능 개선과 관련된 미생물 관련 효능 검증의 경우 마우스 장내에 최소 1011-12개의 미생물들이 존재할 수 있어 식품신소재에 의한 장내 균총(gut microbiota)의 특이적 반응을 분석하기에 매우 힘들다는 치명적인 단점을 내재하고 있다. 특히, in vivo 실험의 경우 노동력과 비용이 많이 필요하며 최근 들어 동물복지가 강조되면서 마우스를 이용한 동물실험 수행이 어려운 실정이다. 따라서 마우스를 이용한 in vivo 실험의 한계점을 극복할 수 있는 새로운 in vivo 모델이 절실히 필요한 시점인 것으로 판단된다.

프로바이오틱스란?

프로바이오틱스(probiotics)는 사람이나 동물에게 동결건조 분말세포나 발효산물의 형태로 투여하여 숙주의 장내균총을 개선하여 좋은 영향을 주는 단일 또는 복합형태의 생균제를 주로 의미한다. 이러한 프로바이오틱스는 구체적으로 세 가지의 카테고리로 구분되어지는데, 첫째는 인체의 치료를 목적으로 하는 정장제, 둘째는 사료첨가제로서의 생균제, 그리고 셋째는 식품으로서의 유산균 식품으로 구분할 수 있다.

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