AI 딥러닝으로 뼈 형성 핵심 단백질 4종과 결합하는 펩타이드 7종 도출…10월 28일 한국식품영양과학회 국제학술대회서 발표
[소셜밸류=이승현 기자] 어린이 키 성장 기능성을 인정받은 굴 발효 원료가 폐경 후 여성의 뼈 형성 관련 지표에도 긍정적인 영향을 미칠 수 있다는 인체적용시험 결과가 나왔다. 연구팀은 이를 바탕으로 인공지능(AI)을 활용해 건강기능식품 원료의 잠재적 기능성과 작용기전을 예측하는 디지털 연구 기술 개발에도 나선다.
국립부경대학교 식품영양학과 현지민 연구교수는 마린바이오프로세스(대표 이배진), 팜캐드(대표 우상욱)와 공동 수행한 유산균발효굴추출물(FGO) 연구 결과를 오는 10월 28일 제주국제컨벤션센터에서 열리는 2026 한국식품영양과학회(KFN) 국제학술대회에서 발표한다.
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| ▲ 현지민 교수 |
FGO는 참굴을 효소로 분해한 뒤 유산균으로 발효한 원료로, 식품의약품안전처로부터 어린이 키 성장 관련 기능성을 개별인정 받은 원료다.
이번 학술대회에서 공개될 인체적용시험은 폐경 후 여성 120명을 대상으로 24주간 여러 기관에서 진행됐다. 참가자를 무작위로 배정하고, 참가자와 연구진 모두 시험 원료 섭취 여부를 알 수 없도록 하는 이중눈가림 방식으로 설계됐다.
연구팀에 따르면 FGO 섭취군은 대조군과 비교해 뼈 형성 관련 혈액 지표인 오스테오칼신과 골특이적 알칼리성 인산분해효소(BALP)에서 통계적으로 유의한 개선이 관찰됐다. 시험 기간 중 중대한 이상반응은 보고되지 않았다.
오스테오칼신과 BALP는 뼈 형성 과정과 관련된 생체표지자로, 골대사 상태를 평가하는 데 활용된다. 폐경 이후에는 여성호르몬 감소로 골대사 균형에 변화가 나타날 수 있어 뼈 건강 관리의 중요성이 커진다.
이번 연구는 FGO가 폐경 후 여성의 뼈 형성 관련 지표에 미치는 영향을 인체적용시험을 통해 살펴봤다는 점에서 의미가 있다. 다만 해당 지표의 개선이 실제 골밀도 증가나 골절 위험 감소로 이어지는지는 추가적인 연구를 통해 확인할 필요가 있다.
연구팀은 인체적용시험과 함께 AI를 활용해 FGO에 포함된 펩타이드의 잠재적 작용기전을 분석하는 연구도 진행했다. 핵심 기술은 컴퓨터 시뮬레이션 기반의 '인실리코 칩셋(in silico chip-set)'이다. 인실리코는 실제 실험 대신 컴퓨터 모델을 이용해 생물학적 반응을 예측하는 연구 방법이다.
연구팀은 뼈 형성 관련 신호전달에 관여하는 수용체와 단백질을 가상 분석 플랫폼에 구성하고, 식품 유래 펩타이드가 이들 단백질과 상호작용할 가능성을 분석했다. 이를 위해 펩타이드와 단백질의 결합 데이터 5,267건, 세포 투과 관련 데이터 1,835건을 학습한 딥러닝 모델을 활용했다. 해당 모델은 개별 펩타이드의 세포 투과 가능성과 표적 단백질에 대한 결합 가능성을 예측하도록 설계됐다.
연구팀은 체내 소화 과정을 고려한 분석을 통해 후보 펩타이드 1만 520개를 도출했으며, 이 가운데 추가 분석 대상으로 선정한 526개 중 47개가 세포 투과 가능성을 보이는 것으로 예측됐다고 설명했다. 또한 이 중 7개 펩타이드는 뼈 형성 관련 신호전달에 관여하는 4종의 단백질인 Sclerostin, LRP4, AKT1, GSK-3β 모두와 결합할 가능성이 있는 것으로 분석됐다.
이는 FGO의 뼈 형성 관련 작용기전을 탐색하는 데 참고할 수 있는 결과다. 다만 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 도출된 예측인 만큼 실제 세포 및 생체 내에서 동일한 작용이 나타나는지는 후속 실험을 통해 검증해야 한다. 연구팀은 이번 연구를 토대로 인체적용시험 결과와 AI 예측 데이터를 연계해 건강기능식품 원료의 잠재적 기능성을 초기 단계에서 탐색하는 연구를 확대할 계획이다.
현지민 연구교수는 "인체적용시험에서 관찰된 결과를 AI 예측 모델의 검증 자료로 활용하고 분석 기술을 고도화하면, 아직 인체적용시험을 거치지 않은 신규 식품 원료의 잠재적 기능성과 작용기전을 개발 초기 단계에서 보다 효율적으로 탐색할 수 있을 것"이라고 설명했다.
이어 "이러한 접근은 건강기능식품 연구개발 과정에서 후보 원료를 선별하고 후속 실험의 우선순위를 정하는 데 도움이 될 것으로 기대한다"고 덧붙였다. 연구팀은 향후 뼈 건강 뿐 아니라 근육, 피부, 대사 건강 등 다양한 기능성 분야로 분석 대상을 확대할 방침이다. 아울러 AI로 선별한 후보 펩타이드의 실제 세포 투과 여부와 표적 단백질에 대한 작용을 실험적으로 검증해 분석 플랫폼의 신뢰도를 높일 계획이다.
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