천연물의약소재연구실

• Natural Product and Medicine Research Laboratory

이화여자대학교 화학· 나노과학부 천연물의약소재연구실(Natural Product and Medicine Research Lab)은 화학, 생물, 의학적 지식을 바탕으로 풍부한 생물자원을 활용하여 차세대 인류 건강에 기여할 수 있는 의약소재 (신약, 화장품 등) 개발을 목표로 연구하고 있습니다.

The Natural Product and Medicine Research Lab at EWHA is aiming at the discovery of new natural products from living organisms based on natural products chemistry, microbiology, and total synthesis of natural products for human health.

본 연구실은 이를 위해 천연물화학, 미생물공학, 유기합성화학 전공으로 하는 세부 연구 분야가 상호 협력관계를 갖고 연구를 진행함으로써 새로운 물질의 탐색 및 구조 규명, 생리활성 천연물 발굴을 및 새로운 분자 표적의 규명을 실시할 수 있는 현대적인 개념의 학문연구 기반을 구축하고 있습니다.

This lab has a close cooperation among three different fields - marine natural products chemistry, synthetic organic chemistry, and molecular biology - and is equipped as a modern research facility for the purification, structural elucidation, and chemical modification of bioactive compounds

  천연물은 지구상에 존재하는 생물이 지닌 2차 대사산물로서 생체에 직, 간접적으로 영향을 미치는 물질이며, 여러 가지 생리활성이 보고되어 있습니다. 현재 사용중인 아스피린은 버드나무 껍질에서 분리하여 적절히 변형시킨 것이며 곰팡이에서부터 분리된 페니실린도 그 중 하나 입니다. 이러한 약효를 가지는 물질을 생리활성물질 (bioactive compound)이라고 합니다. 단순히 천연물(natural products)이라고도 합니다. 이렇게 사람에게 유용한 물질을 개발하는 과정에서 천연물은 훌륭한 재료의 공급원입니다. 최근에는 해양환경에서 천연물에 대한 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 해양은 지구 표면의 80% 이상을 차지하고 있으며 다양한 생물종이 서식하고 있습니다. 천연물의약소재연구실에서는 스쿠버 다이빙을 통하여 채집한 해양 생물들에서 천연물을 추출하여 세포 실험을 하고, 이를 분리, 정제한 후 여러 가지 화학적 실험을 통하여 천연물의 화학 구조를 규명합니다. 이 후 동물 실험을 통하여 독성 및 효능을 확인한 후, 유기합성적인 방법을 이용하여 최적화 과정도 수행합니다. 이를 통하여 얻어진 생리활성천연물은 신약개발, 화장품, 식품 개발에 있어서 중요한 소재로 쓰이게 됩니다. 

Natural products, such as secondary metabolites that all organisms on earth synthesize, influence their cells directly or indirectly. The diverse biological activities of these natural products have already been reported in numerous journals and related literature. A famous pain-killer, Aspirin, was a derivative of the compound extracted from a willow crust. Penicillin, which saved Winston Churchill’s life during the 2nd World War, was extracted from a fungus. These bioactive compounds are also called natural products. Research about natural products is not just confined to exploring plants and microorganisms, they also include understanding the role of natural products in their ecosystem. Marine natural products have great potential, because 80% of the organisms on earth inhabit the ocean and a variety of organisms have yet to be studied and identified. Also, they are genetically distinct from terrestrial organisms, so marine natural products potentially possess novel chemical structures. Our lab researchers have regularly dived into the sea using SCUBA, have observed marine ecosystems, and collected a variety of marine organisms.

 • 해양미생물로부터 생리활성 물질 개발

  본 연구실에서는 수중잠수장비(SCUBA)를 이용하여 직접 바다 속에 들어가 해양생태계를 관찰하고 다양한 해양생물을 채집하고 있습니다. 채집한 무척추동물과 해조류에서 공생, 기생 또는 부착해 있는 미생물들을 분리 동정하고 있습니다. 이러한 미생물들은 해수가 포함된 배지에 배양하고 미생물 배양액은 유기용매로 추출하여 극성에 따른 용매 분획을 거친 후, HPLC를 포함한 다양한 크로마토그래피 방법을 통해 순수한 생리활성물질로 정제합니다. 정제된 물질의 화학 구조는 핵자기공명장치(NMR)와 질량분석기(Mass spectrometer)등의 분광학적 기법 등을 통해 결정됩니다.

Our main research subjects are marine invertebrates and marine microorganisms. We also conduct research on isolation of bacteria from marine invertebrates. Isolated microorganisms are cultivated in media containing the sea water and are extracted using organic solvents.

  Their crude extracts are partitioned based on their polarity. The bioactive fractions are separated as pure bioactive compounds by various chromatographic methods including HPLC and open column chromatography. The chemical structures of these isolated compounds are established by using spectroscopic techniques, such as NMR and Mass spectrometry.

• 천연물 유래 항생 항암제 발굴

  20세기 의학의 발달은 항생제의 개발을 통해 인간의 생명을 연장시켜 왔습니다. 하지만 무분별한 항생제의 사용과 환경 변화는 슈퍼 박테리아와 같은 내성균의 출현을 가속화시켰고, 암세포의 다중약물내성은 국민건강을 심각하게 위협하고 있습니다. 본 연구실에서는 내성균과 암세포에 선택적으로 작용하는 다양한 분자표적에 기반을 둔 새로운 개념의 항생제와 항암제 개발에 노력하고 있습니다.

We are also striving to discover new anticancer drugs and antibiotics, selectively on multi-drug resistant cancer cells and drug resistance of pathogenic bacteria respectively, based on various molecular targets.

 • 해양미생물 유래 천연화장품 개발

  최근 기능성 화장품 시장은 2001년 도입된 이래로 계속 증가 추세에 있으며, 미백, 항노화, 자외선 차단과 같은 기능성 화장품의 효능을 높일 수 있는 혁신적인 소재 개발이 필요합니다. 특히, 해수 이동에 따라 움직이는 미세 조류 및 부유 미생물들과 같은 해수표면에 노출시 자외선을 차단할 수 있는 천연 물질이 필요하다고 여겨집니다. 청정해역지역에 존재하는 미세 조류 및 미생물에서 자외선 차단을 위한 신규 천연물질 생성을 기대할 수 있습니다. 전통적으로 화학적 다양성이 높은 미세 조류 및 해양미생물로부터 새로운 기능을 보이는 화장품 개발에 노력하고 있습니다.

The market of functional cosmetic products has been on the rise since 2001. Therefore, it is imperative to develop innovative materials, which will increase the efficacy of functional cosmetic products, such as whitening, anti-aging, and sunscreen products. Especially, natural products blocking the Sun’s UV, such as microalgae or floating microorganisms are to be developed.  There is a possibility to develop novel natural products blocking Sun’s UV from microalgae or microorganisms which exist in clean sea water. Researchers have focused on developing cosmetic products containing novel functionality from microalgae and marine microorganisms.