인간 소장·간 오가노이드를 이용해 스피루리나 유래 피코시아닌의 지질대사 개선 메커니즘을 규명

－ 인간 오가노이드 평가기술을 활용한 헬스케어 소재 개발에 응용 기대 —

DIC 주식회사(본사: 도쿄도 중앙구, 사장 겸 집행임원: 이케다 타카시, 이하 ‘DIC’)는 도쿄대학교 대학원 농생명과학연구과와의 공동연구를 통해, 스피루리나 유래 성분인 ‘피코시아닌(Phycocyanin : PC)’에 의한 지질 대사 개선 메커니즘을 인간의 생체에 가까운 환경을 재현한 오가노이드 평가기술*1을 이용하여 분석했습니다. 본 연구에서는 인간 소장·간 오가노이드를 활용하여 피코시아닌이 소장에서의 지질 흡수와 간에서의 지질 분비 양쪽에 작용한다는 것을 밝혀냈습니다. 본 연구성과는 2026년 7월 16일자로 Elsevier사의 국제학술지 ‘Current Research in Food Science’에 게재되었습니다.

연구의 배경

생활습관의 변화에 따라 이상지질혈증이나 비만 등의 대사성 질환이 전 세계적인 건강 과제가 되고 있습니다. 이에 따라 식품 유래 천연 성분을 활용한 건강 유지·증진에 대한 관심이 높아지고 있습니다. DIC는 오랜 기간에 걸쳐 스피루리나 유래 소재의 연구개발을 진행해 왔으며, 그 주요 성분인 피코시아닌에는 항산화 작용, 피부 보습 작용, 지질 대사 개선 작용 등이 보고되어 있습니다. 한편, 피코시아닌이 체내의 어디에서, 어떠한 메커니즘으로 지질 대사에 작용하는지에 대해서는 아직 충분히 밝혀지지 않았습니다.

이에 본 연구에서는 도쿄대학교가 개발한 인간 소장·간 오가노이드 기술을 활용하여, 인간에 가까운 환경에서 피코시아닌의 작용 메커니즘을 분석했습니다.

연구성과의 포인트

・스피루리나 유래 피코시아닌이 소장에서의 지질 흡수를 억제할 가능성을 발견했습니다.

・피코시아닌의 소화에 의해 생성되는 펩타이드가 지질대사에 관여한다는 것을 밝혀냈습니다.

・소화 후 피코시아닌 및 소화에 의해 생성된 펩타이드는 소장에서의 지질 흡수 뿐만아니라 간에서의 지질 분비에도 작용할 가능성이 나타났습니다.

・인간 소장·간 오가노이드를 결합함으로써, 장기 간을 넘어 식품 성분의 작용을 인간 생체에 가까운 환경에서 평가할 수 있음을 입증했습니다.

・본 평가기술은 식품, 헬스케어, 이너 뷰티, 화장품 소재 등의 연구개발에 응용될 것으로 기대됩니다.

연구 내용

생피코시아닌을 지방산으로 부하한 인간 소장 오가노이드에서 평가한 결과, 식이 유래 지질을 운반하는 카이로미크론*2의 분비가 억제되는 것을 밝혀냈습니다. 또한 피코시아닌을 모의 소화한 후의 성분을 분석한 결과, 여러 펩타이드가 생성되었으며, 그중 MKTPL 서열을 가진 펩타이드가 지질 수송에 관여하는 것으로 나타났습니다. 또한 인간 간 오가노이드를 이용한 평가에서는 소화 후 피코시아닌 및 MKTPL 펩타이드가 간에서 분비되는 VLDL(초저밀도 리포단백질)*3의 분비를 억제하는 것을 발견했습니다. 이 결과를 통해 피코시아닌이 소장에서 간에 이르는 일련의 지질 대사 프로세스에 작용하는 것으로 나타났습니다.

그림　본 연구의 개요

모의 소화 후의 피코시아닌은 포괄적인 펩타이드 동정이 가능한 펩타이돔 분석을 실시하여, MKTPL 펩타이드를 포함한 여러 펩타이드를 동정했습니다. 피코시아닌 및 소화 후 피코시아닌은 인간 소장 오가노이드에서 카이로미크론 분비를 억제했으며, 모의 소화 후에 생성되는 MKTPL 펩타이드도 유사한 작용을 나타냈습니다. 또한 소화 후 피코시아닌 및 MKTPL 펩타이드는 인간 간 오가노이드에서 VLDL 분비를 억제했습니다. 이러한 결과를 통해 피코시아닌은 소장과 간 모두에 작용하여 지질 대사를 개선할 가능성이 제시되었습니다. MTP는 지질 수송에 관여하는 단백질, ApoB-48 및 ApoB-100은 리포단백질을 구성하는 아포리포단백질을 나타냅니다.

본 연구의 의의

본 연구의 성과는 피코시아닌의 지질 대사 개선 메커니즘을 밝힌 것에 그치지 않습니다. 인간 소장·간 오가노이드를 활용함으로써 인간 생체에 가까운 평가가 가능해지기 때문에, 천연 유래 소재나 기능성 소재의 평가는 기존의 배양세포와 비교하여 보다 높은 정밀도로 수행될 수 있을 것으로 기대됩니다7. 또한 이들 오가노이드를 조합함으로써 식품성분이 소장에서 흡수된 후 간에 미치는 영향까지 일관되게 평가할 수 있는 새로운 연구 기반의 유효성을 입증했습니다.

향후 전망

DIC에서는 스피루리나나 스이젠지노리 다당체(SACRANEX™)를 비롯한 천연 유래 소재의 연구개발에 더해 차세대 평가기술의 구축을 추진하고 있습니다. 앞으로는 본 연구에서 구축한 인간 오가노이드 평가 방법을 DIC가 보유한 다양한 천연 유래 소재 및 기능성 소재로 확장하여, 식품·헬스케어·화장품 분야에서 새로운 가치 창출을 목표로 하겠습니다. DIC는 앞으로도 인체에 보다 가까운 평가 기술을 활용한 연구개발을 추진하여, 건강하고 풍요로운 삶에 기여하는 제품·서비스의 창출을 목표로 하겠습니다.

＜게재 개요＞

게재 잡지 : Current Research in Food Science

논문 제목 : Mechanistic Insights into the Lipid-Lowering Effects of Phycocyanin through Human Intestinal and Liver Organoids

논문 URL : https://doi.org/10.1016/j.crfs.2026.101502

*1 오가노이드 : 장기 특이적 줄기세포 및 줄기세포에서 분화한 세포군을 포함하는 장기 유사체. 높은 생리적 특성을 갖는다. 소장이나 간 이외에도 뇌, 신장, 췌장 등 전신의 다양한 오가노이드가 구축되어 있다. 특히 인간 오가노이드는 우수한 동물실험 대체 모델이 될 것으로 기대되고 있다.

*2 카이로미크론 : 소장 상피세포에서 합성되는 리포단백질의 일종으로, 식이 유래 지질을 운반한다. 림프관을 거쳐 혈액을 통해 전신에 지질을 공급하는 역할을 한다.

*3 VLDL : 간세포에서 합성되는 리포단백질의 일종으로, ‘초저밀도 리포단백질(very low-density lipoprotein)’이라고 한다. 카이로미크론이 식이 유래 지질을 바탕으로 합성되는 것과 달리, VLDL은 간세포에서 합성된 지질을 바탕으로 만들어진다. 카이로미크론과 마찬가지로 혈액을 통해 전신에 지질을 공급하는 역할을 한다.

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