김옥경 전남대 식품영양과학부 교수

기능성 신소재 개발, 고부가가치 창출 기대
엑소좀의 식품분야 활용 기술 개발에 관심ㆍ지원 필요

최근 국내외 바이오산업에서 엑소좀(exosome)이 관심사로 떠오르고 있다. 엑소좀은 생체 분자가 포함되어 세포 간의 정보전달 역할을 하는 30~150nm 크기의 소포체이다. 최근 수년간 엑소좀의 분리ㆍ분석 기법, 분자학적 기전, 생리적 및 병리학적 기능 등 다양한 연구기술이 급속하게 발전했다. 특히, 질병의 진단과 치료에 유용하게 사용할 수 있으며, 기능성 식품ㆍ화장품 등 활용 범위가 확대되면서, 국내외 다양한 바이오 기업이 더욱 주목하고 있다. 해외업계에 따르면, 글로벌 엑소좀 시장은 2018년 3470만 달러에서 2023년에는 1억8620만 달러 규모에 달할 것으로 예측되고 있다. 

엑소좀은 동물세포 뿐만 아니라 식물세포, 미생물에서도 분비하기 때문에 식품산업에서 활용 가능성이 무궁무진하다. 현재까지 식품산업에서 엑소좀 연구가 가장 활발한 분야는 동물의 유즙에서 분리한 엑소좀 구성성분과 기능을 분석한 연구이다. 여러 연구에서 모유를 포함한 다양한 유즙에서 분리한 엑소좀 microRNAs가 면역증진 기능을 보인다고 보고했다. 또, 국내 기업과 연구기관에서 황칠나무 잎에서 분리한 엑소좀의 피부 건강기능성을 입증해 화장품 원료로 등록하고 제품을 출시했으며, 유산균에서 분리한 엑소좀의 피부건강, 항노화, 항염 기능성을 확인해 제품 개발에 노력하고 있다. 

따라서, 기존에 기능성이 입증된 식품, 프로바이오틱스 등 천연물에서 분리한 엑소좀의 생리학적 기능을 확인해 신소재 개발을 위한 움직임이 있다. 이러한 연구동향은 그린바이오산업 발전에 이바지 할 수 있으며, 국내 천연물을 활용한 기능성 신소재 및 천연물 의약품 개발에 따른 고부가가치 창출을 기대할 수 있다. 

전남대학교 영양생화학 연구실에서는 줄기세포, 지방세포 등의 세포모델에서 천연물을 처리한 후 분비하는 엑소좀의 분자 구성을 관찰하고, 그 기능성을 입증하고 있다. 또 고지방식이, 에너지 과잉섭취, 과당 과잉섭취 등의 식이섭취 변화를 동물모델에 유도했을 때, 각 조직에서 분리한 엑소좀이 간세포, 지방세포 내 에너지대사 변화에 영향을 미쳤음을 생화학적 기전을 통해 확인했다. 

최근에는 비만 상태에서 지방세포가 분비하는 엑소좀의 구성 변화가 인슐린 저항성 유발 기전에 영향을 미친다는 리뷰 논문을 Advances in Nutrition에 발표했다. 이러한 연구는 식품영양 분야에서 영양소 섭취 변화에 따른 대사질환 기전연구와 기능성 식품의 효능 연구에서 새로운 기전을 제시할 수 있을 것이다.

엑소좀 시장 성장에 따라 식품의약품안전처는 2018년 12월 ‘세포외 소포치료제 품질, 비임상 및 임상평가 가이드라인’을 발표했다. 하지만, 광범위한 내용을 제시하고 있고, 제품 특성에 따라 추가로 고려해야 하는 사항에 개선이 필요하다. 따라서, 국내 엑소좀 시장 성장을 위해 지속적인 보완과 개선 작업이 요구된다. 

엑소좀 연구기술이 급속하게 발전하고 있음에도 불구하고, 제품화되기 위해서는 아직 기술적인 장벽이 남아있다. 세포 내 작은 생리적 변화가 엑소좀 구성성분에 영향을 줄 수 있기 때문에 안정적으로 생산하는 데 어려움이 있으며, 순도 높은 엑소좀을 대량으로 분리하기 위해 경제적ㆍ시간적 소비가 매우 크다. 아직까지 엑소좀 시장 발전은 초기 단계이며, 줄기세포 유래 엑소좀을 활용한 질병 치료제 개발에 집중되어 있다. 향후 식품산업 분야에서도 엑소좀 활용 기술 개발에 지속적인 관심과 지원이 이뤄진다면 큰 규모로 성장할 것으로 기대한다.