독성이 있는 덩굴에는 셀라스트롤이라는 화합물이 들어 있는데, 과학자들은 이 덩굴이 자라는 동안 강력한 항비만 효과가 있다고 믿고 있습니다. 일반적인 효모를 이상적인 "대리" 숙주로 사용하여 매우 인기 있는 이 화합물이 간단하고 안전하게 생산된 것은 이번이 처음입니다.
Tripterygium wilfordii로 알려진 이 식물은 주로 중국에서 자라며 오랫동안 전통 의학에서 류마티스 관절염, 다발성 경화증, 크론병, 루푸스, 건선, 발열 및 기타 질환을 치료하는 데 사용되어 왔습니다. 그러나 인간에 대한 독성으로 인해 유익한 것으로 추정되는 화학적 특성을 추출하는 것은 시간이 많이 걸리고 위험하며 추가 연구 및 향후 상업적 용도로 확장할 수 없습니다.
이제 코펜하겐 대학의 과학자들은 Celastrol을 간단하고 지속 가능하게 만드는 과정을 만들었습니다. 이는 이 유망한 화합물을 실행 가능하고 생산하기 쉬운 미래 비만 치료제로 전환하는 데 필요한 엄청난 혁신입니다.
식물환경과학과 소티리오스 캄프라니스(Sotirios Kampranis) 교수는 "분명한 이유 때문에 단순히 식물을 먹고 의약품의 혜택을 누릴 수는 없습니다. 그렇다면 어떻게 해야 할까요? 자연에서 셀라스트롤을 추출할 때의 문제는 셀라스트롤을 식물에 있는 다른 독성 분자와 분리하기 어렵다는 것입니다. 지금까지 이를 수행할 수 있는 효과적인 방법은 없었습니다."라고 말했습니다.
Celastrol은 펩타이드 호르몬인 렙틴과 상호작용하는 능력을 연구해온 연구자들의 관심을 수년 동안 끌어왔습니다. 렙틴(렙틴)은 에너지 입력(칼로리)을 조절하는 데 중요한 역할을 하며, 더 많은 음식이 필요하거나 신체가 만족할 때 뇌에 신호를 보냅니다. 그러나 체중이 증가하는 동안 렙틴은 저항성을 갖게 되어 이러한 신호가 실패하고 배고픔과 포만감을 조절하지 못하게 되어 체중 증가와 저항으로 이어질 수 있습니다.
그러나 Celastrol은 이 과정을 역전시켜 렙틴 민감도를 회복하고 장기적인 체중 유지에 중요한 에너지 제한 신호를 재설정하는 데 큰 가능성을 보여줍니다. 예를 들어, Celastrol에서 개발된 성공적인 약물은 체중 감량을 위해 처음 GLP-1 작용제를 복용한 사람들이 장기적으로 도움을 줄 수 있습니다. 왜냐하면 이러한 약물은 치료 중단 후 체중 증가를 아직 예방하지 못하기 때문입니다.
이전 실험에서, 고지방식을 먹인 쥐와 Celebrex를 투여한 쥐는 대조군에 비해 체중이 45% 감소했습니다. 인간 세포에도 비슷한 효과가 있지만 더 많은 연구가 필요합니다. 어려움 중 일부는 화합물을 얻는 데 있습니다.
연구자들은 그 답이 식물 구성의 원래 "조리법"의 핵심 성분을 사용하여 추출물을 합성하는 생명공학에 있다고 믿습니다. 이러한 목표를 염두에 두고 연구팀은 결국 식물이 셀라스트롤을 만드는 데 사용하는 15가지 생화학적 단계를 매핑하는 데 앞장섰으며, 이 과정은 화합물의 추가 개발에 대한 모든 장애물을 제거했습니다.
수석 연구원 Zhao Yong은 "우리는 제조 과정의 모든 단계를 찾아 식물이 Celastrol을 형성하는 방법을 발견했습니다. 이는 이 물질을 만드는 유전자와 효소를 독성 물질을 생성하지 않는 다른 유기체에 넣을 수 있음을 의미합니다. 이것이 우리가 효모를 사용하여 한 일입니다."라고 말했습니다.
현대 의약품은 주로 원유 기반 석유화학물질로부터 합성되는 반면, 효모는 생명공학 산업 전반에 걸쳐 널리 사용됩니다. 효모는 또한 식물 화합물과 더 잘 어울립니다.
Zhao는 "Celastrol의 분자 구조가 매우 복잡하기 때문에 현재 효율성이 매우 낮은 화학 합성 방법만 있어 대규모 생산에 적합하지 않습니다. 따라서 우리의 방법은 친환경 방법일 뿐만 아니라 현재 존재하는 유일한 실제 방법이기도 합니다."라고 말했습니다.
효모를 숙주 유기체로 사용함으로써 연구원들은 지속 가능한 확장성을 갖춘 물 탱크에서 합성 Celastrol을 순수하게 분리하고 신속하게 "성장"할 수 있었습니다.
Camplanis는 "단순히 분자당을 공급하여 자연에서 발견되는 독성 화합물 없이 거의 순수한 형태의 화합물을 얻는다고 상상해 보십시오."라고 말했습니다. "과정은 간단하고 효과적입니다. 최종 제품을 얻는 데 약 일주일밖에 걸리지 않습니다. 그리고 생산에 화학 합성 도구가 사용되지 않습니다." 독성 용매나 촉매가 사용되는 경우가 많습니다. 이것이 우리가 효모를 유기체로 사용하기로 선택한 이유입니다. 이 기술은 학계에서 개발되고 있지만 산업계에 유용한 형태로 제공되어 우리 모두에게 도움이 될 수 있는 제품을 만들기 위해 더욱 발전할 수 있다는 것이 중요합니다."
연구의 자연스러운 다음 단계는 이 합성 Celastrol이 인체에서 어떻게 작용하는지 확인하는 것입니다. 그들은 이 약물이 잠재적으로 단독으로 사용되거나 장기적인 체중 감소 및 유지를 위해 다른 치료법과 결합되어 사용될 것으로 예상합니다. (덧붙여서, 이 연구는 Ozempic/Wegovy 거대 제약회사 Novo Nordisk를 소유한 Novo Nordisk 재단의 지원을 받았습니다.)
"우리는 Celebrex와 다른 항비만 약물을 결합하여 더 강력한 효과를 달성하는 치료법을 상상할 수 있습니다. 왜냐하면 체내에 도달하는 표적이 많을수록 더 좋기 때문입니다. 실제로 여러 약물이 동시에 작동하면 시너지 효과가 나타나는 경우가 많습니다. 그러나 여기서는 물론 제약 산업이 이를 대신해야 합니다"라고 Zhao는 말했습니다.
이 연구는 Nature Chemistry 저널에 게재되었습니다.