천연물 연구는 지구상의 다양한 생물종 안에 존재하는 수많은 물질 중에서 효능이 있으면서도 안전한 물질을 찾아내야 한다.

게다가 많은 천연물 시료마다 물질의 활성을 검색하기 전에 일일이 복잡하고도 섬세한 전처리 과정을 거쳐야 하기 때문에 연구가 길고 어려운 작업이 될 수 밖에 없다.

따라서 빠른 시간에 많은 천연물의 효능을 분석하는 작업은 필수적이라 할 수 있다.

천연물에 대한 연구는 합성물에 비해 체계적인 연구가 아직 미흡한 실정이지만 합성물에 대한 안정성 등의 문제가 제기되면서 천연물에 대한 인식 또한 과거와는 달리 의약품, 식품, 화장품 개발 등 개발 가능한 소재로서 인식이 변화되고 있다.

KIST 강릉분원 함정엽 박사팀은 천연물의 효능 성분을 탐색할 수 있는 기능을 획기적으로 향상시킨 초고속 천연물 탐색(integrated High Throughput Affinity Contents Screening System, iHTac) 시스템을 지난해 4월 구축해 운영중이다. 로봇 팔을 통해 대량의 시료를 자동으로 이송하는 iHTac 시스템은 하루 5000여개 규모의 시료를 처리할 수 있을 뿐 아니라 한번 처리로 효능뿐 아니라, 화학 구조까지 확인할 수 있는 통합 분석 시스템이다.

천연물은 주로 다수의 성분 복합체로서 다양한 효능을 나타내는 이른바 다중성분/다중표적이라는 특성을 가지고 있다. 이러한 천연물의 특성을 해석하기 위해서는 다양한 효능 탐색법을 활용해 많은 수의 시료를 단시간 내에 분석해야 한다.

개발된 탐색 시스템은 처리 효율이 높아 하루에 5000개 이상의 시료를 처리할 수 있을 뿐 아니라 한 번의 처리를 통해 다양한 약효를 확인하고 측정할 수 있어 신약 개발 또는 기능성 식품 소재 개발에 필수적인 첨단 시스템이라 할 수 있다.

또한 다양한 천연물 추출물 및 성분에 대한 약효 데이터베이스를 구축 활용함으로써 천연물 신약 및 기능성 식품 후보물질 개발 효율성을 현저히 높일 수 있다.

연구팀이 구축한 탐색 시스템은 ∆ 천연물에서 추출한 대상 물질을 성분별로 분리하는 분획 작업
∆ 대상세포를 배양, 고정, 용해, 염색하는 등의 전처리 과정을 거쳐 세포에  대한 천연물 시료의 효능을 측정할 수 있는 초고속 활성분석(high throughput screening) 시스템  ∆ 초고속 이미지 분석(high contents screening) 시스템 ∆ 단백질에 대한 천연물의 유효 활성성분을 분석할 수 있는 초고속 흡착  질량분석(high affinity HR-MS) 시스템을 통합한 플랫폼(iHTac)으로 이러한 시스템은 성분 분석에 대한 기본 연구력이 뒷받침되어야 구축이 가능하다.

강원도 지역의 천연물 소재를 활용하여 질병을 치료하는 천연물 신약, 기능성 식품소재의 발굴에 주력해온 강릉분원은 앞으로 이 시스템을 활용하여 천연물 소재 개발에 더욱 박차를 가할 예정이다.