키 성장 기능성 인정받은 굴 발효 원료, 폐경 후 여성 뼈 형성 지표 개선 확인
- 120명 대상 24주 인체적용시험 결과 공개…AI 딥러닝 분석으로 뼈 형성 관련 후보 펩타이드 7종 도출어린이 키 성장 기능성을 인정받은 유산균발효굴추출물(FGO)이 폐경 후 여성의 뼈 형성 관련 지표 개선에도 긍정적인 결과를 보인 것으로 나타났다.
㈜마린바이오프로세스(대표 이배진)는 국립부경대학교 식품영양학과 현지민 연구교수, ㈜팜캐드(대표 우상욱)와 공동으로 진행한 FGO 연구 결과를 금일 제주국제컨벤션센터에서 열리는 ‘2026 한국식품영양과학회(KFN) 국제학술대회’에서 공개한다고 밝혔다. 이번 연구 성과 발표는 현지민 연구교수가 맡을 예정이다.
해당 원료의 인체적용시험 결과를 바탕으로 인공지능(AI)을 활용해 기능성 식품 소재의 작용 가능성을 예측하는 연구도 함께 추진되고 있다. 연구 대상인 FGO는 참굴을 효소로 분해한 후 유산균 발효 과정을 거쳐 제조한 소재다. 앞서 식품의약품안전처로부터 어린이 키 성장 기능성을 개별인정형 원료로 인정받았으며, 이번 연구에서는 폐경 후 여성의 뼈 건강과 관련된 생체 지표에 어떠한 변화가 나타나는지 확인하고자 했다.
공동 연구팀은 폐경 후 여성 120명을 대상으로 24주간 인체적용시험을 진행했다. 여러 기관에서 실시된 이번 시험은 참가자를 무작위로 배정하고, 참가자와 연구진 모두 시험 원료 섭취 여부를 알 수 없도록 통제하는 이중눈가림(Double-blind) 방식으로 설계됐다.
인체적용시험 결과, FGO를 섭취한 집단은 대조군과 비교해 오스테오칼신과 골특이적 알칼리성 인산분해효소(BALP) 수치에서 통계적으로 유의한 개선을 보였다. 시험 과정에서 중대한 이상반응은 관찰되지 않았다.
오스테오칼신과 BALP는 뼈가 새롭게 형성되는 과정과 밀접하게 관련된 혈액 지표다. 폐경 이후에는 여성호르몬 감소로 인해 뼈 건강 관리의 중요성이 높아지는 만큼, 연구팀은 해당 시기의 여성에게서 뼈 형성 관련 지표의 유의미한 변화가 확인됐다는 점에 의미를 두고 있다.
이번 결과는 어린이 키 성장 기능성을 인정받은 FGO를 폐경 후 여성의 뼈 건강 분야에서도 연구했다는 점에서 활용 가능성을 넓히는 자료가 될 것으로 보인다. 다만 시험에서 확인된 것은 뼈 형성 관련 지표의 개선이며, 골다공증 치료나 골절 예방 효과를 입증한 것은 아니다.
연구팀은 사람을 대상으로 확인한 결과와 함께 FGO의 작용 가능성을 분자 수준에서 살펴보기 위한 AI 기반 분석도 수행했다. 이를 위해 컴퓨터 환경에서 식품 유래 성분과 단백질의 상호작용을 예측하는 ‘인실리코 칩셋(in silico chip-set)’ 방법론을 활용했다.
인실리코는 실제 실험실이나 인체가 아닌 컴퓨터 안에서 실험과 분석을 수행하는 접근 방식이다. 연구팀이 활용한 인실리코 칩셋은 뼈 형성에 관여하는 주요 수용체와 단백질을 가상의 분석 환경에 구성하고, 후보 성분이 각각의 표적과 어떻게 상호작용할 수 있는지 평가하도록 설계됐다.
여기에 AI 딥러닝 기술을 적용해 펩타이드의 세포 투과 가능성과 단백질 결합 가능성을 예측했다. 분석 모델은 펩타이드와 단백질 사이의 결합 데이터 5,267건과 세포 투과 관련 데이터 1,835건을 학습한 뒤 후보 성분을 평가하는 데 활용됐다.
연구팀은 체내 소화 과정을 거친 후에도 흡수 가능한 상태로 남을 것으로 예상되는 펩타이드 1만 520개를 발굴했다. 이후 가상 분석 플랫폼을 통해 후보 물질의 특성을 살펴보고, 뼈 형성 관련 단백질과의 상호작용 가능성을 검토했다.
분석 과정에서 526개 후보 펩타이드 중 47개가 세포 내부로 투과할 수 있을 것으로 예측됐다. 이 가운데 7개 펩타이드는 뼈 형성 관련 신호 조절에 관여하는 핵심 단백질 4종 모두와 결합할 가능성이 있는 것으로 분석됐다.
해당 단백질은 Sclerostin, LRP4, AKT1, GSK-3β다. 연구팀은 이들 단백질을 대상으로 펩타이드의 결합 가능성을 평가해 FGO 섭취 후 관찰된 뼈 형성 지표의 변화를 설명할 수 있는 후보 성분을 탐색했다.
이번에 도출된 펩타이드 7종은 AI 분석을 통해 선정된 후보 성분으로, 실제 인체에서 동일한 작용이 나타난다는 사실까지 확인된 것은 아니다. 연구팀은 향후 실험을 통해 해당 성분의 실제 작용과 효능을 추가로 검증할 계획이다.
연구팀이 추진하는 AI 기반 건강기능식품 디지털 임상 연구는 이미 인체적용시험을 통해 평가된 원료의 데이터를 예측 기술의 검증 기준으로 활용하는 데 초점을 맞추고 있다. 검증된 연구 결과를 바탕으로 분석 모델의 예측 역량을 높이고, 신규 식품 원료의 기능성과 작용 가능성을 개발 초기 단계에서 선별한다는 구상이다.
현지민 연구교수는 “임상 효능이 입증된 원료를 검증 기준으로 삼아 예측 도구를 고도화하면, 아직 임상을 거치지 않은 수많은 신규 식품 원료의 효능과 작용 원리를 개발 초기 단계에서 신속히 선별할 수 있다”며 “수년의 시간과 많은 비용이 드는 건강기능식품 개발 과정을 효율화하는 디지털 임상의 전환점이 될 것”이라고 설명했다.
이러한 분석 방식은 향후 뼈 건강뿐 아니라 근육, 피부, 대사 건강 등 다양한 기능성 분야에도 적용할 수 있을 것으로 기대된다. 연구팀은 인체적용시험 데이터와 AI 기반 분자 분석을 연계해 기능성 소재의 탐색과 연구개발 과정에 활용하는 방안을 검토하고 있다.
앞으로는 인실리코 칩셋에서 분석하는 표적 단백질의 범위를 확대하고, AI가 선별한 후보 펩타이드의 실제 효과를 실험으로 확인할 예정이다. 이를 통해 예측 기술의 검증 수준을 높이고 건강기능식품 원료 연구에 활용할 수 있는 디지털 임상 플랫폼을 완성해 나간다는 계획이다.