한국해양과학기술원(원장 강도형, 이하 KIOST)은 노무라입깃해파리(Nemopilema nomurai)의 유전체 정보에서 확인한 독 펩타이트 성분을 합성한 결과, 해당 성분이 류마티스 관절염, 제1형 당뇨병, 건선, 염증성 장질환 등 각종 자가면역질환을 유발시키는 ‘칼륨이온채널1)’의 활성화를 억제한다는 사실을 확인하고 특허2) 등록을 완료했다고 밝혔다. 

1) 세포막에 존재하면서 막 전압에 따라 세포막이 열리고 닫히면서 칼륨의 통과를 조절하는 막 단백질임. 인간 T세포에서 칼륨이온채널의 활성화는 자가면역질환을 유발하며, 칼륨이온채널 차단에 의한 치료 효과가 각 질환의 동물 모델에서 검증되었음.

2) 대한민국 특허등록 10-2533290, 2023. 5. 12. (특허명: 전압개폐 칼륨이온채널 억제 활성능을 갖는 펩타이드) 

KIOST 남해연구소 생태위해성연구부 염승식 책임연구원 연구팀은 지난 2019년에 노무라입깃해파리 유전체정보를 분석하여, 해파리의 증식조절 기구와 독 단백질의 유전자 정보를 확보3)했다. 이후 이들 정보로부터 신경계에 작용할 것으로 예상되는 독 단백질들의 정보를 추출하고, 이들 중 일부를 합성하여 기능 분석을 통해 3종4)의 펩타이드가 자가면역질환을 유발시키는 ‘칼륨이온채널’의 활성화를 억제한다는 사실을 발견하고 특허를 등록했다. 

3) KIOST 염승식 등, BMC Biology, 2019년 3월 (논문명: The genome of the giant Nomura's jellyfish sheds lights on the early evolution of active predation)

4) g5156.t1-3, g7640.t1-1, g5156.t1-2 

이번 연구를 통해 특히 여름철 불청객인 해파리의 독성을 활용하여  자가면역질환을 개선하는 진통제 등의 의약품과 건강기능식품 등의 소재를 개발하고 제품화하는 데 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 

노무라입깃해파리는 매년 중국해역에서 발생하여 해류를 타고 우리나라 연안으로 유입되는 외래 독성 해파리로써, 독성이 강하여 인체에 피해를 유발하며 크기가 크고 무거워 어망파손, 조업지연 등 어업에 피해를 발생시키는 것으로도 알려져 있다. 

한편, 과학자들은 노무라입깃해파리를 비롯한 해파리류의 독소가 다수의 단백질 혼합물로 이뤄져 있다는 사실에 주안점을 두고, 해양 바이오소재로 개발하기 위한 연구를 추진 중이다. 그러나 해파리 독소로부터 충분한 양의 단일 단백질을 추출하고 정제하는 것이 어려워 그간 구체적인 연구가 진행되지 않았다.

이에, KIOST는 해양수산부의 연구개발사업5)과 범부처 ‘포스트게놈 다부처유전체사업6)’에 일환으로, 울산과학기술원(UNIST) 박종화 교수 연구팀과 공동으로 해양생물의 유전체 정보를 분석하고 독소의 기능을 분석하는 연구를 수행해왔다. 

5) 해양단백질 기반 바이오메디컬 소재 개발 (연구책임자: KIOST 이정현 책임연구원/2017~2022)

6)  7개 부처(해양수산부, 과학기술정보통신부, 농림축산식품부, 농촌진흥청, 보건복지부, 산림청, 산업통상자원부)가 참여해 분야별로 유전체 정보를 분석하고 활용기법을 개발하는 국가연구개발 사업(2014~2021)

강도형 원장은 “이번 연구 성과는 바다의 유해 생물인 해파리 독이 해양바이오 소재로서 활용될 수 있는 가능성을 한 층 높였다는 점에서 의미가 크다.”라며, “향후 연구 성과가 상용화로 이어질 수 있도록 관련 연구를 적극 지원해 나가겠다.”라고 밝혔다.