기술.8 선복화추출물을함유하는고병원성조류인플루엔자 H5N1 감염예방및치료용조성물 A Composition Containing Extracts of Inula japonica Thunberg for Preventing and Treating Infection with Highly Pathogenic Avian Influenza Virus H5N1 발명자정보 연구책임자 담당연구원 성명백현동소속축산식품생물공학전공연락처연구실 : 02-2049-6011 Email: hdpaik@konkuk.ac.kr 성명이장현소속축산식품생물공학전공연락처연구실 : 02-2049-6011 Email: zion80@naver.com 기술개요 인플루엔자바이러스는급성호흡기질환을일으키는전염성이매우강한바이러스로심각한호흡기증상을유발하는바이러스중하나이며, 매년새로운항원변이주가출현한다. 특히인플루엔자바이러스중최근까지문제가되고있는조류인플루엔자바이러스는대변이가일어나닭, 칠면조, 오리및야생조류등여러종류의조류를감염시키며빠른전파로인해닭이감염되면 80% 이상이폐사함으로전세계적으로양계산업에가장큰피해와위협을주는바이러스질환이다. 그리고파급효과는양계산업에만한정되어있지않고인체에대한감염으로인하여사람에게질병을일으키는것으로보고되고있다. 높은전염성과치사율을보이는고병원성조류인플루엔자바이러스 H5N1에대한천연식물소재인선복화의항바이러스활성을확인하였다. 신규성이뛰어난결과로서신약, 건강기능식품및사료첨가제로서활용할수있는유용한기술이다. 기술의우수성 ( 종래기술과의차별성 ) 종래부터인플루엔자바이러스를치료하기위해서아만타딘 (Amatadine), 리만타딘 (Rimatadine), 자나미비르 (Zanamivir), 오셀타미비르 (Oseltamivir) 등 4가지물질이 FDA으로부터승인받아사용되고있다. 그러나바이러스증식에필수적인세포막단백질인 M2 단백질의이온채널을차단하여바이러스의탈외피 (uncoating) 를방해함으로써항바이러스작용을하는 M2 억제제인아만타딘, 리만타딘은인플루엔자바이러스 A 형에만효과가있으며 40년동안사용되는동안내성을가진바이러스가발생되고신경계및위장에심각한부작용이나타나는것으로보고되고있다. 1999년이후에는바이러스의증식에중요한역할을하고내성발생빈도가적으며, A형및 B형인플루엔자바이러스모두에안정적으로존재하는뉴라미니데이즈의저해제인자나미비르, 오셀타미비르와같은신약에의한바이러스감염치료에대한보고되고있다. 그러나자나미비르의경우에는높은항바이러스효과를가지고있지만낮은생체이용율과빠른신장에서의배출이라는단점을가지고있으며, 오셀타미비르는심각한구토증세가나타나는부작용이있다. 따라서, 항바이러스효과가뛰어나고, 안전성이우수한새로운인플루엔자바이러스제의개발필요성이증가하고있다. 선복화는고병원성조류인플루엔자바이러스 H5N1에대해억제능을가지고있으며, 식품공전에 식품의제한적사용원료 로서등재되어있어안전성이매우우수하여신약을개발하는데있어장점이있으며, 기능성사료첨가제뿐만아니라기능성식품개발에있어서산업적유용성이매우크다. 국내외시장성및기술동향 항바이러스제시장성 GBI Research( 영국 ) 의보고서에따르면 2017년까지항바이러스제의시장규모는 $30.1 billion으로성장할것으로예상되며, BCC Research사 ( 미국 ) 가발행한보고서에따르면, 세계의인플루엔자에대한대처에사용되는제품시장은 2014년까지 $6.3 billion으로성장하고, 치료제시장은 $1.9 billion으로성장할것으로예상하고있다. 2009년신종플루의전세계적인대유행의영향으로 Tamiflu는 $3.1 billion을, Relenza는 $1.1 billion의매출을달성하였다. 한편신속한승인, 저가의빈국에공급및수요를충족시키기위한전세계규모의스케일업이논의되고있다. 그증가된매출은고위험군환자들에대한높은수요에기인하며 Tamiflu 및 Relenza 모두에약재내성균의출현에따른 influenza 바이러스에대한새로운작용모드를가지는신약의개발이시급하다. 가축질병에대한시장성 최근국내에서는조류독감및구제역의확산으로동물질병에의한경제적손실이발생하고있으며, 이에연계되는관련산업의간접적피해가향후지속될우려되고있다. 국내동물약품내수시장규모는 2011년 5,800억원, 수출액은약 1,000억원으로추정하고있으며, 현재조류인플루 2012 KONKUK TECH in BIO 23
2012 KONKUK TECH in BIO 루엔자및구제역발생으로내수시장의위축은존재하나, 2011년 7월이후사료에첨가하는성장촉진용항생제사용이금지됨에따라항생제대체소재의시장규모가지속적으로커질것으로예상된다. 최근특허등록된가축질병치료용신소재중에서천연물질이차지하는비중이높으며, 신청기술에서나온 AI 억제제는사료첨가제그리고동물약품으로상용화되면그시장규모가국내 외로확대가예상된다. Regulations Trends & Global Forecasts의보고에의하면세계가축사료첨가제시장의규모는지속적으로증가되어왔으며, 2011-2016년사이평균 3.8% 의성장률을보여시장규모는 18.7억달러규모로성장할것으로예상되고있다. 사료첨가제로서항생제, 아미노산, 비타민, 효소등이이용되고있으며, 이들의시장규모는지속적으로성장추세를보이며, 2011-2016년까지약 1.57-5.92% 정도의성장양상을보일것으로기대되며, 아시아에서유럽시장이차지하는비중이세계에서가장높으며향후육류에대한안정성및질적향상의요구에의해사료첨가제의수요는지속적으로증가할것으로기대하고있다. 본기술의시장성및사업성 본연구의선복화추출물의경우에 H5N1 바이러스에대한억제능을검증한결과를특허출원한것으로향후 in vivo 실험등을통하여이추출물의인플루엔자바이러스에대한억제능등을검증하고, 이로부터유효한화합물들을분리하여그것을 lead compound로하여서개량된화합물들의개량된활성등을검증하고, 타겟효소등에대한기작연구등이추가적으로필요할것으로사료되나, 이러한검증과정을거쳐서그효과등이입증되는경우에그추출물의경우에는곧바로사료첨가제등으로사용이가능할것으로보이며, 추출물로부터분리될유효한화합물의경우에는만약그화합물이물질특허로등록되면다양한의약이나사료또는식품분야에적용될수있을가능성이있고, 특히그물질의경우에천연물유래물질이어서독성등의문제로부터자유로울가능성이있어서, 시장성, 사업성및기술에대한이전매력도는클것으로기대된다. 응용가능분야 본기술의새로운인플루엔자바이러스 H5N1 치료제후보물질들은인간이나동물들의새로운인플루엔자바이러스치료제로의약품또는사 료용첨가제등으로적용이가능하다. 개발상태 MDCK(Madin-Darby canine kidney) 세포를고병원성조류인플루엔자바이러스 H5N1에감염시켜배양하였을때, 48시간후바이러스의역가는 27 HA unit으로나타난반면, 선복화의메탄올추출물을처리하였을경우 23 HA unit으로 4 log의감소효과가나타났다. 선복화의고병원성조류인플루엔자에대한항바이러스활성을최초로확인한것으로신규성이뛰어난결과이다. 지적재산권 특허출원번호 : 10-2009-0065849 (2009.07.20) 관련사진 ( 그림 1) 선복화메탄올추출물제조과정 ( 그림 2) 건조된선복화 키워드 선복화, 금불화, 고병원성조류인플루엔자 H5N1 마케팅희망기업 ( 잠재적수요기업등 ) 본연구결과를사료첨가제에적용함으로써 ( 주 ) 하림, ( 주 )CJ 제일제당등의사료업체뿐만아니라식품및제약회사에서기능성식품소재및신 약소재로서활용할수있다. 24 건국대학교바이오분야우수기술설명회및기술이전상담회
2012 KONKUK TECH in BIO Lab.8 생물공학연구실 직책인원성명 ( 담당분야 ) 교수 1 백현동 연구교수및 Post Doc. 2 박사 2 석사 10 이나경 ( 유용프로바이오틱스및면역증강소재개발 ) 이장현 ( 인플루엔자및항생제내성균주저해소재개발 ) 문선희 ( 난백유래유용성분의항암기능성규명 ) 이경아 ( 농산부산물유래유용플라보노이드이용기술개발 ) 김지현, 한경준, 정지은, 윤현주, 김소연엄수진, 민근영, 이재훈, 이영환, 이용주 성명백현동소속동물생명과학대학 산학협력희망분야 학사석사석사박사 1983년연세대학교식품공학 1985년연세대학교식품생물공학 1992년 Iowa State Univ. 식품미생물및생물공학 1995년 Iowa State Univ. 식품미생물및생물공학 항인플루엔자및항균활성소재개발 : 고병원성및저병원성인플루엔자바이러스에대한항바이러스활성및항생제내성균주에대한항균활성을갖는소재를발굴하여, 특허를보유하고있다. Rg3 강화유제품개발 : 인삼유래유용사포닌인 Rg3의전환율을높이는기술을보유하고있으며, 다양한유제품에적용하여, in vivo 상태에서의기능성을검증한상태이다. 계란유래기능성단백질 : 난백및난황으로부터유용단백질을생산하고, 항암및항산화등의기능성을규명하고, 관련기술에대한특허를보유하고있으며, 향후기능성식품소재로서활용계획을가지고있다. 농산부산물유래유용플라보노이드 : 다양한농산부산물로부터고부가가치기능성소재인플라보노이드를개발하고있으며, 아임계수추출및 bioconversion 기술을이용하여소재의유용활성을최적화하고, 기능성식품소재로서개발연구를진행하고있다. 대표연구분야 본연구실은프로바이오틱스, 유용식물, 농산부산물및농축산식품소재로부터우수한생리활성 ( 항암, 항균, 항바이러스, 항산화, 면역증진활성등 ) 을갖는소재를발굴하고있으며, 소재의활성및생산최적화시스템을개발하고, 생산된유용소재를식품및사료등에적용함으로써우수한식의약소재로서의유용성을검증하는연구를수행하고있다. 대표기술개요및개발현황 Rg3 전환기술및기능성유제품개발 다양한생리활성을지닌인삼유래 minor 사포닌성분인 Rg3의전환율을향상시키기위해최적조건을도출하였으며, Rg3의다양한기능성이적용된우유및발효유를개발하고있다. 도출된최적조건에의해전환된 Rg3 의항암활성증진효과를검증하였으며, 이를이용한다양한유제품의개발이기대되고있다. 계란유래유용단백질의기능성검증 계란에서분리추출한 ovotransferrin 과 ovotransferrin 가수분해물로부터면연증강및항암효과가우수한펩타이드의생산을최적화 하고, 기능성을동물실험을통해검증하고있으며, 대량생산시스템을확립하여, 제품화하고자한다. 46 건국대학교바이오분야우수기술설명회및기술이전상담회
항인플루엔자및항균활성소재개발 고병원성조류인플루엔자바이러스 H5N1 및인플루엔자바이러스 H1N1에대해항바이러스활성을갖는식물소재를발굴하였으며, 유제품에적용함으로써기능성소재로서의유용성을검증하였다. 또한, 항생제내성균주인 methicillin-resistant Staphylococcus aureus와식중독균인 Bacillus cereus에대한항균활성을검증하였으며, 천연항균제로서개발을진행중이다. 고부가식품소재산업화기술개발 다양한농산부산물로부터항산화, 항균및면역증진활성소재인 flavonoid의생산기술을개발하여고부가식품소재화를위한연구를진행하고있으며, 아임계수추출 (subcritical water extraction), bioconversion 및 capsulation을통해기능성식품소재로서이용하기위한산업화기술을개발하고있다. 개발관련시제품사진 항인플루엔자활성유용소재 동결건조된 Fe-free ovotransferrin 아임계수를이용하여생산된다양한농산부산물추출물 2012 KONKUK TECH in BIO 47
2012 KONKUK TECH in BIO 특허 특허등록 미강으로부터추출한식이섬유혼합물을이용한떡갈비맛육제품의제조방법, 대한민국, 제 10-0905690호 (2009) 김치에서유래한식이섬유를포함하는김치맛육포의제조방법, 대한민국, 제 10-0941486호 (2010) 농축유청단백질을이용한바실러스폴리퍼멘티쿠스 SCD 배양배지조성, 대한민국, 제 10-0963862호 (2010) 바실러스폴리퍼멘티쿠스 SCD로부터유래된단백질분해효소및이를함유한육류연화제, 대한민국, 제 10-0972809호 (2010) 반건조소시지의제조방법, 대한민국, 제 10-0983317(2010) 미강으로부터추출한식이섬유및단백질혼합물을첨가한재구성육포의제조방법, 대한민국, 제 10-0983558호 (2010) 7-O-부틸나린제닌을포함하는메티실린내성포도상구균감염예방및치료용약제학적조성물, 대한민국, 제 10-1041588호 (2011) 미강추출식이섬유를첨가한기능성혈액소시지및그제조방법, 대한민국, 제 10-1061049호 (2011) 병원성미생물에대하여항균활성을나타내는식물또는그추출물을유효성분으로하는항생용조성물, 대한민국, 제 10-1106052호 (2012) 연교추출물을함유하는고병원성조류인플루엔자 H5N1 감염예방및치료용조성물, 대한민국, 제 10-1135946호 (2012) 특허출원 축산물유통단계 HACCP 관리방법, 대한민국, 제 10-2009-0035232호 (2009) 헤스페레틴을포함하는헬리코박터파일로리감염예방및치료용약제학적조성물, 대한민국, 제 10-2009-57701호 (2009) 선복화추출물을함유하는고병원성조류인플루엔자 H5N1 감염예방및치료용조성물, 대한민국, 제 10-2009-65849호 (2009) Lactococcus lactis NK34 유래의박테리오신및이를유효성분으로하는젖소유방염치료제, 대한민국, 제 10-2009-75672호 (2009) 안지오텐신전환효소저해효과를가지는항고혈압기능성 ovotranssferrin 가수분해물및그제조방법, 대한민국, 제 10-2009-0097130호 (2009) 유청단백질의 Protamex 효소가수분해물및그제조방법, 대한민국, 제 10-2010-0009216호 (2010) 신규락토바실러스살리바리우스 FC113 및이를이용한프로바이오틱스, 대한민국, 10-2010-0087183호 (2010) 양파껍질의아임계수추출물의항균제용도, 대한민국, 10-2010-0009387호 (2010) 산업용효소인 protamex를이용한유청단백질가수분해물의안지오텐신전환저해효과, 대한민국, 제 10-2010-0009216호 (2010) 진세노사이드알비1의효율적인생물전환방법및그산물, 대한민국, 제 10-2010-0080515호 (2010) 인플루엔자바이러스 H1N1에대한항바이러스활성을가지는약용식물추출물, 대한민국, 10-2010-0107037호 (2010) H1N1 항바이러스활성을갖는개자종자추출물, 이를함유하는제품및그의추출방법, 대한민국, 10-2010-0113595호 (2010) A형인플루엔자바이러스 H1N1억제활성을갖는 Brassica juncea 종자의아임계수추출물을함유한무지방우유, 대한민국, 제 10-2010- 0126564호 (2010) 항균활성을가진세신추출물및이를포함하는항균조성물, 대한민국, 제 10-2010-0113568호 (2010) 부추로부터분리된신규화합물및그화합물의항바이러스제로서의용도, 대한민국, 제 10-2011-0019044호 (2011) 검은생강으로부터분리된신규화합물및그화합물의항바이러스제로서의용도, 대한민국, 제 10-2011-0019047호 (2011) 계란난백 ovotransferrin 가수분해물및그항산화기능성의약품, 대한민국, 제 10-2011-0040420호 (2011) 계란난백 ovotransferrin의분리정제방법과항암기능성식품, 대한민국, 제 10-2011-0040421호 (2011) 계란난백 ovotransferrin 가수분해물의제조방법과이를이용한항산화기능성식품, 대한민국, 제 10-2011-0040418호 (2011) 계란난백 ovotransferrin의분리정제방법과항암기능성약제학조성물, 대한민국, 제 10-2011-0040419호 (2011) 아스퍼질러스우사미케이씨티씨 6954 균주가생산하는효소를이용한진세노사이드알비1의효율적인전환방법및그산물, 대한민국, 제 10-2011-0130604호 (2011) Novel compound isolated from Kaempferia pandurata Roxb and use thereof as antiviral agent, PCT, PCT/KR2012/001152(2012) Novel compound isolated from Allium tuberosum and use thereof as antiviral agent, PCT, PCT/KR2012/001153(2012) 연구실적 과학기술 / 학술적연구성과 ( 단위 : 건 ) 전문학술지논문게제학술대회논문발표지식재산권기술국내논문국외논문출원등록이전국내국제 SCI 비SCI SCI 비SCI 국내국외국내국외 32 4 20-56 20 41 2 13-4 48 건국대학교바이오분야우수기술설명회및기술이전상담회
논문 Medium optimization for lacticin NK34 production by Lactococcus lactis NK34 against bovine mastitis pathogen. Milchwissenschaft-Milk Sci. Int. 66: 68-71(2011). Addition of garlic or onion before irradiation on lipid oxidation, volatiles and sensory characteristics of cooked ground beef. Meat Sci. 88: 286-291(2011). Immunotoxicity activity of sesquiterpenoids from black galingale (Kaempferia parviflora Wall. Ex. Baker) against Aedes aegypti L.. Immunopharmacol. Immunotoxicol. 33: 380-383(2011). Genome sequence of Lactobacillus salivarius GJ-24, a probiotic strain isolated from healthy adult intestine. J. Bacteriol. 193: 5021-5022(2011). Antimicrobial effects of onion (Allium cepa L.) peel extracts produced via subcritical water extraction against Bacillus cereus strains as compared with ethanolic and hot water extraction. Food Sci. Biotechnol. 20: 1101-1106(2011). Physicochemical, microbial, and sensory evaluation of cook-chilled Korean traditional rice cake (Backseolgi) during storage via various packaging methods. Food Sci. Biotechnol. 20: 1069-1074(2011). Antimicrobial effects of natural flavonoids and a novel flavonoid, 7-O-butyl naringenin, on growth of meat-borne Staphylococcus aureus strains. Korean J. Food Sci. Anim. Resour. 31: 413-419(2011). Effect of garlic, onion, and their combination on the quality and sensory characteristics of irradiated raw ground beef. Meat Sci. 89: 202-208(2011). Comparison of mineral, hydroxy methyl furfural content and SDS-PAGE pattern of proteins in different honeys. Korean J. Food Sci. Anim. Resour. 31: 241-249(2011). Effects of liquid broth cultured with red koji on the rheological properies of white pan bread dough. Korean J. Food Sci. Technol. 4: 235-239(2011). Antimicrobial and antioxidative effects of onion peel extracted by the subcritical water. Food Sci. Biotechnol. 20: 543-548(2011). Antimicrobial effect of kaempferol on psychrotrophic Bacillus cereus strains outbreakable in dairy products. Korean J. Food Sci. Anim. Resour. 31: 311-315(2011). Genome sequence analysis of H5N1 influenza A virus isolated from a Vietnamese in 2007. J. Microbiol. 49: 274-279(2011). Influence of nisin and selected meat additives on the antimicrobial effect of ovotransferrin against Listeria monocytogenes. Poult. Sci. 90: 2584-2591(2011). Effect of anthocyanins on expression of matrix metalloproteinase-2 in naproxen-induced gastric ulcers. Br. J. Nutr. 106: 1792-1801.(2011) Angiotensin-converting enzyme inhibitory effects of whey protein hydrolyzate prepared using Protamex. Milchwissenschaft-Milk Sci. Int. 66: 358-360(2011). ACE-inhibitory effect and physicochemical characteristics of yogurt beverage fortified with whey protein hydrolysates. Korean J. Food Sci. Anim. Resour. 31: 886-892(2011). The changes of natural microflora in liver sausage with Kimchi powder during storages. Korean J. Food Sci. Anim. Resour. 31: 899-906(2011). Characterization of bioactive peptides dericed by enzymatic hydrolysis of whey protein concerntrate. Milchwissenschaft-Milk Sci. Int. 67: 55-57(2012). Eight weeks of conjugated linoleic acid supplementation has no effect on antioxidant status in healthy overweight/obese Korean individuals. Eur. J. Nutr. 51: 135-141(2012). 보유장비 Jar fermenter(5l) PCR ELISA reader 동결건조기 HPLC Cas chromatography 원신분리기 Clean bench 2012 KONKUK TECH in BIO 49