AI와 양자화학이 밝혀낸 기능성 소재의 메커니즘

㈜마린바이오프로세스(대표 이배진)가 지난 28일 제주국제컨벤션센터에서 열린 ‘2026 한국식품영양과학회(KFN) 국제학술대회’에서 자사의 연구 성과를 집약한 단독 세션을 운영했다. 이번 세션에서는 인공지능(AI) 기술과 양자화학 계산 기법을 활용해 기능성 소재의 효능을 과학적으로 검증한 결과들이 대거 공개되었다.

‘Advances in Fermented Functional Ingredients: Bridging Scientific Research and AI-Assisted Innovation’라는 주제로 진행된 이번 행사에는 ㈜마린바이오프로세스 연구진을 비롯해 국립부경대학교, 동의대학교, 팜캐드 연구진이 차례로 연사로 나섰다. 회사 측은 건강기능식품 소재의 효능을 입증하는 과정에 AI 신약개발 플랫폼과 양자화학 계산 기술을 병행 적용한 것이 이번 발표의 핵심적인 첫 사례라고 강조했다.

나트륨 거동 변화부터 골형성 단백질 결합까지

첫 번째 발표자인 팜캐드 우상욱 대표는 GABA가 강화된 소금인 ‘락토가바솔트’를 분자 단위에서 분석한 데이터를 선보였다. 적외선 분광(FT-IR) 측정값과 전자 수준의 분자 구조를 계산하는 양자화학 계산(DFT) 결과를 대조한 결과, 제품 내 GABA가 나트륨 이온과 결합된 형태로 존재함이 확인되었다. 또한 300나노초(ns) 동안 진행된 분자동역학(MD) 시뮬레이션에 따르면, 소금 결정이 물에 녹을 때 GABA가 포함되면 분리되는 이온 수가 227개에서 168개로 약 26% 줄어드는 것으로 나타났다. 나트륨 이온의 확산계수 역시 10.86% 낮아져, GABA가 소금의 이온 이동성과 분자적 환경에 실질적인 영향을 미친다는 점이 시사되었다.

국립부경대학교 식품영양학과의 현지민 연구교수는 식약처로부터 어린이 키 성장 기능성을 개별인정받은 유산균발효굴추출물(FGO)에 대한 AI 분석 결과를 공유했다. 연구팀은 인체 소화 과정을 모사한 환경에서 검출된 526종의 펩타이드 중, 세포막을 통과할 가능성이 예측된 47종을 추려냈다. 이후 ‘Boltz-2’를 통해 1만 3,990개의 뼈 대사 관련 단백질 결합 구조를 계산한 결과, FGO 펩타이드는 골흡수 관련 단백질(TRAF6)보다 골형성 관련 단백질(LRP6, GSK-3β)과 더 강하게 결합하는 특성을 보였다. 아미노산 배열을 변형한 2,000개의 대조군 중 FGO만큼의 골형성 방향성을 보인 사례는 없었으며, 이는 기존 인체적용시험의 효과를 분자 수준에서 뒷받침하는 근거가 될 수 있다.

신장 보호 및 모발 개선 효능의 과학적 입증

동의대학교 한의과대학 항노화연구소의 최영현 교수는 락토가바솔트의 신장 보호 기전을 설명했다. 시스플라틴(항암제)과 고염식을 통해 신장 손상을 일으킨 동물 모델 실험에서, GABA 강화 소금은 염증 지표와 신장 기능 지표(BUN·크레아티닌)를 낮추는 효과를 보였다. 신장 세포 실험에서도 활성산소와 DNA 손상, 세포노화 표지가 감소했다. 특히 나트륨 섭취량이 동일한 조건에서도 이러한 보호 효과가 나타나, 단순한 나트륨 저감 효과 이상의 기전이 존재할 가능성이 제기되었다.

마지막 발표자인 ㈜마린바이오프로세스 유경민 박사는 에스더포뮬러㈜와 공동 개발한 ‘YEASTRA(이스트라)’의 인체적용시험 데이터를 공개했다. 탈모 증상이 없는 손상 모발 성인 80명을 대상으로 24주간 하루 2000mg을 섭취하게 한 무작위 이중맹검 시험 결과, 섭취군은 위약군 대비 모발의 밀도와 굵기, 윤기 면에서 유의미한 개선을 보였다. 또한 위약군에서 감소했던 모발 인장강도 역시 섭취군에서는 유지되는 것으로 확인되었다.

이배진 대표는 이번 단독 세션 개최가 그동안 축적된 발효 소재 연구 데이터의 결과물임을 밝히며, 향후 AI 예측과 인체 데이터를 통합해 근거 중심의 소재 개발을 지속하겠다고 밝혔다. ㈜마린바이오프로세스는 앞으로 AI 분석 플랫폼에 분자동역학 단계를 더해 고도화할 방침이다. GABA 소금은 세포 투과 및 생체 실험으로 시뮬레이션을 검증하고, YEASTRA는 최종 보고서를 기반으로 작용 원리 규명을 이어갈 계획이다. 다만, 이번에 발표된 AI 및 시뮬레이션 결과는 컴퓨터 예측 단계의 연구이므로 실제 체내 작용에 대해서는 후속 실험을 통한 확인이 필요하다.