모유의 기능성 올리고당의 대량생산 및 Helicobacter 억제용 기능성식품 개발 = Large scale production of human milk oligosaccharides and development of functional food for antihelicobacter

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

I. Object
The main objects are the effect verification of the Helicobacter pylori infection by 2,3sialyllactose, the development as health function food and mass production of 2,3sialyllactose.
II. Contents and methods
1. Mass production of 2,3sialyllactose.
2. The functional food formation and the fomulation of 2,3sialyllactose.
3. Make out the contract of application as the functional food materials.
4. Recycle of CMP for the improvement of yield for the production of 2,3-sialyllactose.
5. Set up of the human oligosaccharide production.
6. clinical test
Ⅲ. Results
1. Mass production of 2,3 sialyllactose: Set up 200 g scale production as lab scale and 4~6 kg scale production as pilot scale.
2. The functional food formation and the formulation of 2,3sialyllactose: Define of the food safety by BioToxtec Inc in order to evaluate the toxicity.
3. The prepration of application as the functional food materials: 75% process of the application
4. The improvement of yield for the production: The recover of CMP is over 75% during the purification and the CMP recycle is set up and so on. The results are that the production cost cut the 14% expense.
5. Set up of other sailyoligosacchrides production : the settlememt of the 2,6sialyllactose production (scale; 30g/L) and the synthesis of LewisX (1,3fucosyllactosamine)
6.Clinical test: The approvement of IRB and fourteen persons finished the clinical test
IV. Application
○ After the process finish, GeneChem is going to apply the sialyllactose as functional food in order to produce the item and then contact the partner to supply this item.
○ The sialyllactose is going to apply the other functional foods related with the brain development, the protection of HIV.
○ This technology can use to synthesize the other oligosaccharides.

국문 초록 (Abstract)

I. 연구개발 최종목표
본 연구는 이미 잘 알려져 있는 만성 활동성 위염의 원인균인 Helicobacter pylori의 인체 감염을 억제하는 시알산 유도체 (2,3시알릴락토오스, 2,6시알릴락토오스, 2,3시알릴락토사민) 효능 검정 연구로부터 시알산 유도체를 건강기능성 소재로 개발하고, 대량생산과 상용화 하는 것이 최종 목표임.
Ⅱ. 연구개발의 내용 및 범위
1. 2,3시알릴락토오스 대량생산
○ 100 ~ 1000 g/batch scale의 2,3시알릴락토오스 대량 생산
○ 단일반응조 합성 시스템(One pot reaction system)
2. 기능성 식품 제형 및 formulation 개발
○ 안전성 검증
○ 기능성 식품 formulation 개발
○ 소재의 기준, 규격, 시험법 확립
○ 기준, 규격 및 시험법에 의한 최적 formulation 선정, 시제품 생산 및 안정성 시험
3. 개별인정형 건강기능성 식품 인정 신청
○ 건강기능식품 기능성 원료 인정 신청서 작성
4. 시알릴락토오스 생산 공정 수율 향상을 위한 CMP 회수
○ 주요부자재(CMP등) recycling 공정개발
○ 효소 혼합 생산에 의한 생산 원가 절감
5. 기타 모유 올리고당 생산 체제 구축
○ 2,6시알릴락토오스 생합성 효소 발굴
○ 효소 반응의 표준화 확립
○ 효소 반응공법 최적화
○ 품목별 정제공법 확립
○ 2,6시알릴락토오스, 2,3시알릴락토사민 합성.
6. 임상 시험
○ 시험 대상, 투여 방법 선정, IRB 통과 및 임상시험 실시
○ 임상 시험 결과 분석 및 보고서 작성
○ 식약청 개별 인정을 위한 인체적용 시험 자료 작성
Ⅲ. 연구개발결과
1. 2,3시알릴락토오스 대량생산
○ One pot reaction의 2단계 합성방법에 의해서 Lab scale 0.2kg 이상 생산 및 Pilot scale 진주 bio21센터에서 진행 및 4~6kg 생산 확인
○ One pot reaction의 1단계 합성방법에 의한 Lab scale 공정 개발 및 40g/L의 합성량 증가
2. 기능성 식품 제형 및 formulation 개발
○ GLP 기관인 바이오톡스텍에 독성평가를 의뢰하여 완료하였고 안전성 확보.(단회경구투여 독성시험, 단회경구투여 용량증가 독성시험, 4주반복 경구투여 용량결정시험, 13주 반복 경구투여 독성시험, 염색체이상시험, 소핵시험, 복귀돌연변이시험)
○ 2,3시알릴락토오스의 단일 물질에 대한 분석을 위하여 Bio LC를 이용하여 기준, 규격에 따른 시험법을 확립
○ 2,3시알릴락토오스의 말단에는 시알산이 존재하기 때문에 시험물로 유청을 사용하여 유청에 있는 시알산의 정량 및 시험법을 확립
3. 개별인정형 건강기능성 식품 인정 신청
○ 건강기능식품 기능성 원료 인정 신청 자료 작성 중에 있으며, 진행정도는 75%정도임
4. 시알릴락토오스 생산 공정 수율 향상
○ One pot reaction의 2단계합성방법에서는 정제공정중에 CMP를 75%까지 회수율을 향상 시켰으며, 재사용 CMP를 이용한 합성을 Lab scale에서 확인. 원가절감 효과는 7%정도
○ 합성을 위하여 6종의 효소를 발효하고 관리하는 문제점을 효소 혼합생산 시스템을 구축하여 4종 발효만으로 합성을 진행 할 수 있음. 원가절감 효과는 2%정도
○ One pot reaction 1단계합성방법에서의 CMP recycle system으로 Lab scale에서는 사용량을 4%까지 낮춤. 원가절감 효과는 14%정도
5. 기타 모유 올리고당 생산 체제 구축
○ 2,6Sialyltransferase의 발현 시스템을 구축하고, 2,6시알릴락토오스 1단계 반응 시스템 확립(30g/L)
○ 2,6시알릴락토오스의 Lab scale 공정 확립으로 0.1kg 이상 생산 가능
○ 모유의 올리고당중에서 또 하나의 중요한 Fucosyloligosaccharide의 생산을 위하여 Fucosyltransferase 효소의 발굴 및 이를 이용한 LewisX(1,3fucosyllactosamine)합성 확인
6. 임상 시험
○ IRB 승인
○ 임상시험 진행 중, 28명 피험자 선정 및 4주간 임상시험 14명 완료(4명중도 탈락)
Ⅳ. 연구개발결과의 활용계획
○ 임상시험을 차질 없이 진행시켜 유효성평가 및 안전성평가에 대한 보고서를 토대로 최종 목표와 같이 건강기능식품 기능성원료 인정을 받아 유산균 기반의 Helicobacter 억제용 식품을 출시 및 유가공 회사와도 전략적 제휴의 추진 예정.
○ 대량생산되는 시알릴올리고당은 인체, 특히 태아의 두뇌 개발 및 영양분 전달에 중요한 물질이며 각종 병원체(HIV를 포함한)의 감염을 막는 인자로서, 산모, 환자를 포함한 일반인을 대상으로 하는 다양한 기능성 식품 개발 예정.
○ 올리고당의 생산 기술 확립을 통해 여러 가지 탄수화물 관련 화합물 합성에 활용.
○ Lab scale에서 Pilot scale up 할 수 있는 기반기술을 기능성 탄수화물 생산으로 확대 예정.
○ 시알릴락토오스의 대량생산을 통한 기능성 식품, 약학, 생명공학 등 다양한 분야 연구 개발에 활용