"3,800개의 성분 중 ‘브로콜리 새싹’이 열쇠였다"

“질병이 잠긴 자물쇠라면, 우리는 3,800개의 열쇠 중 하나를 찾는 탐정이었다. 그리고 가장 먼저 맞물린 열쇠는 다름 아닌 ‘브로콜리 새싹’이었다.”

스웨덴 룬드대학교(Lund University) Diabetes Research Center의 연구진이 과학저널에 발표한 최신 연구 결과가 세계 당뇨병 연구계의 주목을 받고 있다.

이번 연구는 단순한 성분 실험이 아닌, AI 기반 유전체 분석을 통해 질병 시그니처(Disease Signature)와 약물 유전 시그니처(Drug Signature)를 대조한 혁신적 방식으로 진행됐다.

당뇨병 간세포 유전자와 성분 3,800개 정면대조 AI가 찾아낸 건 ‘브로콜리 새싹’의 설포라판

연구진은 먼저 제2형 당뇨병 환자의 간세포에서 수집한 유전자 발현 패턴, 즉 ‘질병 시그니처’를 확보했다. 이 데이터는 당뇨병이 간에서 어떤 유전적 변화를 일으키는지를 상세히 보여주는 생물학적 좌표다.

이후 연구진은 이 시그니처를, 이미 알려진 3,800여 가지 성분의 약물 유전자 반응 패턴과 컴퓨터를 통해 대조 분석했다. 마치 무수한 열쇠들을 하나씩 자물쇠에 끼워보며 맞는 것을 찾는 과정이었다.

그 결과, 설포라판(Sulforaphane)이라는 성분이 가장 유력하게 당뇨병의 유전자 이상을 되돌릴 수 있는 후보로 선정되었다. 설포라판은 브로콜리, 특히 브로콜리 새싹(Broccoli Sprouts)에 고농도로 존재하는 파이토케미컬이다.

설포라판, 간세포에서 당 생성 억제 메커니즘 규명

설포라판이 어떻게 작용하는지를 규명한 것이 이 연구의 가장 큰 성과 중 하나다. 핵심은 세포 내 ‘마스터 스위치’라 불리는 NRF2(Nuclear factor erythroid 2–related factor 2)라는 단백질이다.

연구 결과에 따르면, 설포라판은 이 NRF2를 세포핵 안으로 강하게 유도하여 활성화시킨다. NRF2는 전사인자(transcription factor)로서, 세포 내에서 산화 스트레스, 해독 효소, 대사 조절 등에 관여하는 다수의 유전자 스위치를 한꺼번에 조절한다.

특히 설포라판은 NRF2를 통해 다음과 같은 당대사 정상화 경로를 촉진했다.

간의 과도한 포도당 생성(Gluconeogenesis) 억제 당 생성 효소들의 발현 감소

지방산 산화 촉진 세포 내 산화스트레스 해소 및 해독 효소 유도

이는 기존의 당뇨병 치료제 ‘메트포르민(Metformin)’과 유사한 수준의 효과를 보였으며, 일부 마우스 실험에서는 메트포르민 이상의 대사 회복 반응을 보인 사례도 보고되었다.

동물실험 넘어 인간 임상으로 "혈당·HbA1c 수치 모두 감소"

이번 연구는 단순히 실험실 수준에서 머무르지 않았다. 실제 사람을 대상으로 한 임상 적용에서도 설포라판은 유의미한 효과를 나타냈다.

연구진은 브로콜리 새싹 추출물 형태의 설포라판을 고혈당을 보이는 제2형 당뇨 환자들에게 일정 기간 투여했다. 그 결과 다음과 같은 변화가 나타났다.

공복 혈당(Fasting Blood Glucose) 수치 감소

당화혈색소(HbA1c) 수치 유의미하게 감소

인슐린 저항성 완화

간 대사 지표 개선

위장관 내 염증성 반응 감소

특히, 이 임상은 약물 복용이 어려운 환자, 혹은 식이요법만으로 조절이 안 되는 중등도 당뇨 환자에게 큰 가능성을 제시한다.

‘식물성 의약품’ 시대 가능성

설포라판은 의약품으로 합성된 것이 아니라, 천연 식물인 브로콜리 새싹에서 직접 추출한 성분이라는 점에서 더욱 주목된다. 이는 식품과 의약품 사이, 이른바 ‘푸드메디신(Food Medicine)’의 새로운 가능성을 보여주는 사례이기도 하다.

브로콜리 새싹 100g 중 설포라판 함유량은 성숙 브로콜리보다 20~50배 이상 높다고 알려져 있으며, 기능성 식품이나 영양제로도 추출·농축이 가능하다. 이번 연구는 이를 치료 수준으로 끌어올릴 수 있는 근거를 제시했으며, 향후 의약품 등급의 고농도 설포라판 제제 개발 가능성도 제기되고 있다.

AI와 유전학의 만남, 질병치료 새지평

이 연구의 또 다른 의의는, 질병 유전자 데이터와 약물 유전자 반응을 AI로 분석해 맞춤형 성분을 도출했다는 점이다. 이는 앞으로 암, 치매, 자가면역질환 등 복잡한 질병에서도 적용될 수 있는 선례로 평가된다.

연구진은 “우리가 사용한 방식은 약물을 맹목적으로 실험하는 것이 아니라, 유전자 ‘지도’를 먼저 해독하고 거기에 맞는 해결책을 찾은 것”이라며, 정밀 의학(Precision Medicine) 시대의 본격적인 시작을 알렸다.

브로콜리는 단순한 채소가 아니다 몸속의 마스터 스위치 켜는 자연의 설계도

한 줌의 브로콜리 새싹이, 그저 건강식품을 넘어 세포를 다시 깨어나게 하는 신호탄이 될 수 있다는 가능성. 설포라판은 그렇게, 질병의 유전적 비밀을 해독하는 첫 번째 열쇠로 자리매김하고 있다.

이제 우리는 자연이 오래전부터 준비해온 치유의 메시지를, 기술을 통해 하나씩 읽어내는 중인지도 모른다.

<논문 출처>

"Sulforaphane reduces hepatic glucose production and improves glucose control in patients with type 2 diabetes" Annika S. Axelsson et al. (Lund University, Sweden) 발표 저널: Science Translational Medicine