일반대중에게 콜라겐이라고 하면 유명 여배우 김혜수씨가 광고하는 OO 콜라겐쯤으로 알려져 있다. 이는 주로 먹는 콜라겐(어류 추출물)이다. 

아울러, 돼지껍데기, 도가니탕, 곰탕 등 소나 돼지 뼈나 피부 추출물을 먹으면 우리 몸에 콜라겐이 보충된다는 속설이 있어 젊고 예뻐지고 싶은 미식가와 애주가의 단골 메뉴가 되기로 한다.

소위 교원질(膠原質) 이라고 불리기도 하는 콜라겐은 과연 어떤 물질일까? 그리고 먹는 콜라겐이 과연 효과가 있을까?

콜라겐은 현재 28종이 발견되었으며 (아래 그림 참조) 우리 몸에 뼈, 피부, 연골 및 결합조직 및 모낭(17형 콜라겐 탈모효과), 안구 흰자위의 구성물질이기도 하다.  

콜라겐은 아미노산인 글리신, 하이드록시 라이신, 하이드록시 프롤린 이 반복되는 구조를 가지고 있고 이 반복된 아미노산 사슬을 알파 체인(사슬)이라고 부르며, 이 형태를 삼중나선구조(Triple Helix)라고 한다. (아래 그림 참조)

콜라겐은 열에 취약한 편인데, 콜라겐에 열을 가해서 만들어진 것이 우리가 흔히 접하는 젤리(Gummy)의 원재료가 되는 식용 젤라틴 또는 아교(접착제)가 되기도 한다. 

콜라겐은 아미노산이 결합된 단백질이다. 단백질은 음식물로 섭취하면 소화 흡수 분해 배설되기 때문에 음식물로서 섭취된 콜라겐이 우리 몸에 콜라겐으로 다시 쓰인다는 과학적인 근거는 아직은 희박하다. 

그래서 콜라겐의 효과를 보기위해서는 먹는 콜라겐 보다는 바르는 콜라겐(화장품)과 피부에 찔러 주입(필러, 부스터)하는 주사 형태의 콜라겐이 더 유용하다고 볼 수 있다. 

현재 국내에 시판되어 있는, 이 바르고 찌르는 콜라겐의 원료는 아직은 동물(소, 돼지)의 조직(피부)을 가공 추출하여 사용한다.  

1981년, 미국 FDA 승인 하에 동물성(Bovine) 콜라겐 필러제품이 발매되었고, 자이덤(Zyderm)이라는 상표로 판매되었으나, 동물(소 또는 돼지) 유래로 인한 잠재적 면역반응(알러지)의 한계를 넘지 못하고 시장에서 존재감을 잃게 되었다. 

나름대로는 동물 피부에서 콜라겐을 추출하고 면역원성을 띄는 끝단 부위(Tale) 부분을 효소로 제거하여 말그대로 꼬리(면역원)가 없는 A-Telo-Collagen(collagen without tale)을 만들었다고 마케팅을 하였으나 콜라겐 필러 사용전에 환자에게 피부 패치 테스트를 해야 하는 번거로움과 실제 면역 알러지 반응 일어나기도 해서 의사와 환자에게 외면 받게 되었다.

이미용 의료업계는 이종(소나 돼지)추출 원료의 면역(알러지)반응이 없는 안전한 원료를 찾아오다가 드디어 그 해답을 찾게 된다. 이번에는 미국이 아닌 유럽에서, 1990년대 후반 히알루론산 필러가 프랑스에서 출시되면서, 조직수복용 필러 시장에 지각변동이 생기고, 기존 동물추출 콜라겐에서 생발효(Bacterial Bio-Fermentation) 히알루론산 필러로 시장 중심축이 이동하게 된다. 이러한 지각변동 이후에 현재까지도 히알루론산 필러의 필러시장 시장점유율은 약 70~80%에 이른다. 

히알루론산 필러는 현재도 조직수복용 생체재료에 있어서 가장 대중적인 소재이나, 동물성 콜라겐 필러(자이덤)가 출시된 지 약 40년이 지나서 비동물성(Vegan) 인간화(Human Sequence) 유전자재조합(Recombinant) 콜라겐이 발매되었다. (2021년 중국 식약처 NMPA 세계최초 허가, 제조사 중국 진보바이오 상표명 Ayouth)

히알루론산도 1990년 후반 생발효 비건 히알루론산이 개발되기 전까지는 주로 닭벼슬에서 추출하여 동물성 원료를 사용하였는데, 콜라겐도 소, 돼지 등의 피부에서 추출한 Atelocollagen(면역원성을 띄는 Telopeptide를 제거한 콜라겐)을 쓰다가 유전자 재조합 기술의 발전을 통해 대장균 또는 효모를 통해 인간화(Human Sequence) 콜라겐이 시판된 것이다.

발효 히알루론산과 발효 콜라겐이 다른 점은, 둘다 대장균(E.Coli)을 이용하지만 발효 유전자 재조합 콜라겐은 인간의 유전자를 입힌 Engineered Cell을 이용하여 인간유전자와 동일한 Sequence가 발현되는 콜라겐을 생산한다는 특징이 있다. 

인간화(Humanized) 유전자 재조합(Recombinant) 콜라겐은 약 3만개의 아미노산 Chain 조합을 슈퍼컴퓨터까지 동원하여 수 억회 분석하여 찾아낸 최적화된 30개의 아미노산 Sequence를 벡터에 넣어 효모 또는 대장균으로 Engineered Cell을 만들고 이후 분리 정제하여 균질하게 생산 한다.(아래 그림 참조) 이러한 유전자 재조합 콜라겐 제조기술이 상용화 양산되면서 더 이상 소나 돼지의 피부를 사용하여 만드는 이종 콜라겐의 의료ㆍ미용산업수요가 줄어들 것으로 예상된다. 

유전자 재조합 콜라겐은 아미노산의 결합으로 3중 나선구조(Triple Helix)를 띄며 다공성(Pore) 구조를 가지고 있는데 피부속에서는 ECM(Extra Cellular Matrix)로서 건강한 피부구조를 만드는 지지체 역할을 하여 수분 저장고와 각종 세포의 통로 역할을 한다. 그 동안 알러지 또는 면역반응으로 안면성형필러로서는 동물성 콜라겐이 자유롭게 사용되지 못하고 제한적으로 관절에 쓰였는데 이제 발효 유전자 재조합 콜라겐의 발견(30000개의 후보아미노산 조합 중 신약물질수준의 발견)으로 앞으로 필러, 부스터, 화장품에서 그 사용이 확대될 것으로 보인다.

위에서 언급한 바와 같이, 현재 유전자 재조합 콜라겐의 허가 사례는 중국(NMPA)이 유일하다. 한국 식약처는 물론 미국 FDA(세계최초 Bovine 필러 허가)도 유럽 EMA(세계최초 생발효 히알루론산 필러 허가)도 일본 PMDA에서도 허가 사례가 없는 유전자 재조합 콜라겐의 허가가 중국(NMPA)에서 먼저 나왔다. 현재 전자, AI, 로봇틱스 등 주요산업전반에서 일어나는 중국주도의 혁신이 보건의료산업에서도 일어나고 있는 것이다.    

마지막으로 콜라겐은 미용성형 필러뿐 만이 아니라 인공장기, 조직공학, 세포치료제, 제약 DDS(Drug Carrier, 세포 멤브레인, 투과성) 3D Printing등 다양한 재료공학 조직공학과 생명공학에 쓰일 수 있다.

그동안 이 분야가 개척되지 못한 것은 동물 추출원료의 한계로 균질 적인 제약등급의 원료가 양산되지 못했기 때문이며, 중국 NMPA의 허가를 시작으로 한국을 포함한 미국, 유럽, 일본 등지에서 유전자 재조합 콜라겐 원료 개발 및 다양한 응용 제품(의약품, 조직공학, 미용성형 의료기, 화장품)의 허가 및 발매가 이어 질 것으로 예상하고 있다. 

바야흐로 인간이 진일보한 생명공학기술 및 미생물(대장균) 덕분에, 건강해지고 젊어지는 시대가 유전자 재조합 콜라겐의 상용화를 통해서 인류에게 성큼 다가오고 있는 것이다.

 배노을 비앤피코리아 대표는 누구 

의약품 수출입컨설팅 업체인 비앤피코리아(www.bnpkorea.kr) 운영 중이며, 창업 전에 한독·아벤티스(외자구매), 중외제약(해외사업, 개발), 한미약품(해외사업, 라이센싱), 세원셀론텍(세포치료제, 해외마케팅) 등의 기업을 거쳤고, 겸직 및 컨설팅 형태로 아모젠(ODF 필름), 아이큐어(경피흡수제형, 해외사업본부장), 큐젠바이오텍(사외이사)에서 일했다.

중앙대 의약식품대학원에서 산업약학 석사학위를 취득하고 '치매 환자의 의약품 복용 실태 및 제형 다변화를 통한 치료 효율성 개선 방안 연구'라는 경피흡수제형(리바스티그민) 관련 논문도 썼다.

현재는 히알루론산, 연어 DNA(PDRN, PN), 콜라겐, 칼슘하이드록실 아파타이트, PLA, 베타글루칸 등 다양한 생체 이미용재료를 취급하는 회사를 운영중이다.