초록 ▼

IV. 연구개발 결과
○ 다양한 문헌조사, 특허검색, 전문가 자문을 통하여 총 66종의 식품소재(식품등록 약용작물)를 선별하여 소재 적합성 시험을 거친 후 실험에 사용할 수 있는 상태로 추출과 농축하여 실험 재료로 사용하였음. 조골모세포(osteoblast)로 분화 가능한 중간엽줄기세포주(C3H10T1/2)와 조골세포(osteocyte)로 분화하는 조골모세포주(MC3T3-E1)에 66종의 식품소재의 추출물을 처리하여 alkaline phosphatase(ALP)의 활성을 측정하여 조골세포 분화효능을 측정하고 MTT assay로

IV. 연구개발 결과
○ 다양한 문헌조사, 특허검색, 전문가 자문을 통하여 총 66종의 식품소재(식품등록 약용작물)를 선별하여 소재 적합성 시험을 거친 후 실험에 사용할 수 있는 상태로 추출과 농축하여 실험 재료로 사용하였음. 조골모세포(osteoblast)로 분화 가능한 중간엽줄기세포주(C3H10T1/2)와 조골세포(osteocyte)로 분화하는 조골모세포주(MC3T3-E1)에 66종의 식품소재의 추출물을 처리하여 alkaline phosphatase(ALP)의 활성을 측정하여 조골세포 분화효능을 측정하고 MTT assay로 세포 독성을 측정하여 각 세포주에 효능이 있는 상위 각3종의 총 6을 선정함. 효능 극대화를 위해서, 2종류씩 혼합하여 2종의 세포주에서 조골세포 분화 효능과 세포독성을 재분석하여 최종적으로 4종의 식품소재(지골피, 지골피+속단, 우슬+희렴, 상심자+독활)를 선정하였으며, 이들에 대해 국내특허를 출원하여 이중 3건이 등록됨.

○ 4종 식품소재에 대해 8주간 단기 투여 동물실험(난소를 적출하여 제작한 폐경성 골다공증 모델 마우스)을 통해 효능이 좋은 2종의 식품소재(지골피, 지골피+속단)을 선정하였음. 후속으로 16주간 장기 투여 동물실험을 통한 정밀분석을 통해, 지골피, 지골피+속단이 골밀도 개선 효과가 현재 판매되고 있는 골다공증 건강식품(양성대조군)보다 더 우수하다는 결과를 얻음.

○ 지골피와 속단 추출물에서 주요 유효성분을 분리 추출하여 그 화학 구조를 동정하였음. 지골피 추출물에서 3종의 화합물(scopolin, scopolin 유사체, dihydrophaseic acid 3′-O-b-D-glucopyranoside)이 속단 추출물에서 1종의 화합물(loganin)dl 조골세포 분화능이 있는 단일 효능물질로서 분리 동정됨.

○ 지골피와 속단 추출물에서 분리 동정된 단일 화합물에 대한 골형성 및 골흡수 in vitro 유효성 평가를 실시하여, dihydrophaseic acid 3′-O-b-D-glucopyranoside는 조골세포 및 파골세포 분화를 모두 증대시켜 골대사율을 활성화시키는 것으로 밝혀졌으며, scopolin과 loganin은 조골세포 분화릂 증대시키고 파골세포 분화를 억제시키는 것으로 밝혀짐.

○ 상기의 모든 결과를 종합하여 최종 제품 개발 대상을 지골피로 결정함. 속단의 경우 한국과 중국 등의 기원에 따른 성분적, 효능적 차이가 많고 독성이 있는 경우도 있기 때문에 제품화를 위한 향후 추가 연구가 필요함. 지골피의 제품화를 위한 제골피의 대량 추출 공정 개발과 수율 최적화 기술을 확립하고 3종의 시제품(지골피 환,지골피 함유 파우치, 지골피 함유 된장)을 개발함. 또한, 시제품의 레시피 개발, 관능평가, 디자인 개발, 설문조사, 시험분석을 실시함.

○골감소증 여성 22명에서 지골피의 유효성 및 안전성 평가를 위한 24주, 무작위배정, 이중맹검, 위약대조 인체적용시험을 실시함. 지골피 환 투여군과 위약(진피) 투여군 간에 골밀도 변화량과 골대사 지표의 변화량에 통계적으로 유의한 차이는 없었음. 하지만, 정확한 인체적용 효과를 판단하기 위해서는 향후 더 많은 피험자를 대상으로 장기간의 인체적용 시험을 수행 할 필요가 있음.

○ 3종의 골다공증 예방 및 증상 개선을 위한 건강식품 (지골피 환, 튼튼된장, 키즈 밸런스 탑)의 완제품을 개발하여 상품화함. 홍보 및 마케팅 전략을 수립하였으며, 이미 제품판매를 통한 매출이 발생함. 완제품에 대한 시장 반응이 좋아 향후 대폭적인 매출 증대가 기대됨.

○ 연구개발 결과의 그래픽 요약

Abstract ▼

Osteoporosis is a common skeletal disease caused by decreased bone mass; it enhances the risk of bone fracture. This study aimed to discover novel herbal extract(s) for the treatment of osteoporosis. We screened 66 ethanol extracts of edible plants native to Korea for their ability to increase the c

Osteoporosis is a common skeletal disease caused by decreased bone mass; it enhances the risk of bone fracture. This study aimed to discover novel herbal extract(s) for the treatment of osteoporosis. We screened 66 ethanol extracts of edible plants native to Korea for their ability to increase the cellular proliferation and differentiation of two osteoblastic cell lines: C3H10Tl/2 and MC3T3-El. We finally selected one herbal extract (Lycii Radicis Cortex) and three combinations of herbal extracts (Lycii Radicis Cortex + Dipsaci Radix, Radix Achyranthis + Herba Siegesbeckiae, and Aralia Continentalis + Morus Alba L) as the meaningful candidates. Among them, a Lycii Radicis Cortex (LRC), Lycium Chinese root bark was demonstrated to have the best effect on osteoblastogenesis of both osteoblastic cell lines. Treatment with LRC extract showed enhanced alkaline phosphatase (ALP) activity and increased expression of bone metabolic markers Alpl, Runx2, and Bglap genes in both cell lines. There was no effect on the osteoclastic differentiation of primary-cultured monocytes from the mouse bone marrows. Furthermore, the study examined the effect of LRC extract in vivo in ovariectomizd (OVX) mice for 8 weeks and 16 weeks, respectively. Bone mineral density (BMD) was significantly higher in LRC extract-administered group than in the non-LRC-administered OVX control group. The results indicated that LRC extract prevented the OVX -induced BMD loss in mice via promoting the differentiation of osteoblast linage cells. Next, we carried out a fractionation of the extract to identify the bioactive compound(s) responsible for the bone formation-enhancing effect of the LRC extract. Two single compounds, dihydrophaseic acid 3'-O-β-D-glucopyranoside and scopoline were isolated from the LRC extract as a candidate component enhancing the osteoblast differentiation. The bioactivity of the isolated compounds were tested in the osteoblastic MC3T3-El cells. Finally, we performed the clinical trial of the LRC-containing food for investigating the effects of LRC on bone properties in human volunteers. Thirty nine postmenopausal woman participants were screened by BMD levels at lumbarspine (Ll-L4), femurneck, and total hip using dual-energy X-ray absorptiometry with standard protocol at Ajou University Hospital. Total 22 participants were recruited as the study subjects. The participants ate the test food containing LRC or placebo food during six months and were examined bone properties including BMD levels and bone turnover markers in blood for two times at after 3 and 6 months. There was no statistical significance of the BMD change amount and osteoblast differentiation markers between two groups. In conclusion, this is the first report demonstrating the effect of LRC extract on bone formation in vitro and in vivo. These results suggest that LRC extract may be a good natural herbal medicine candidate for the treatment of osteoporosis, but with fewer side effects than traditional medications.