생약학
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1. 개요
생약학은 천연 유래 물질, 특히 식물을 연구하는 학문으로, 약물 개발 및 전통 의학 분야에서 중요한 역할을 한다. 1880년 일본에서 처음 사용되었으며, 일제강점기 및 대한민국 정부 수립 이후에도 연구가 지속적으로 지원되었다. 생약학은 전통 의학 관련 연구, 화학 및 생물학 관련 연구, 그리고 생리 활성 물질 및 천연물 화학 연구를 포함하며, 현미경적 평가를 통해 생약의 식별 및 품질 관리에 기여한다. 생약학은 다양한 식물 화학 물질, 즉 알칼로이드, 폴리페놀, 배당체, 테르펜 등을 연구하며, 2차 대사 산물과 색소가 인간에게 치료 작용을 할 수 있다는 점에 주목한다.
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| 생약학 | |
|---|---|
| 약학 | |
| 분야 | 약학, 화학, 생물학 |
| 관련 학문 | 식물학 민족식물학 약리학 화학 |
| 세부 분야 | |
2. 역사
메이지 13년(1880년), 도쿄 의학교 제약학과 통학생 교장에서 일본인 교사가 일본어로 강의할 필요성이 생기면서 생약학이라는 학문 명칭이 일본에서 처음 사용되었다. 당시 조교수였던 오이 겐도는 J.W. Wingand의 "Lehrbuch der Pharmakognosie" 등의 서적을 참고하여 교과서를 만들면서, 독일어 Pharmakognosiede (pharmakon|약물el과 gnosis|지식el에서 유래)에 "생약학"이라는 번역어를 붙여 『생약학』, 『생약학 도보』를 간행했다.[19]
독일 유학 후 귀국한 시모야마 준이치로는 메이지 20년(1887년) 제국대학 생약학 강좌의 초대 교수로 취임하여 생약학의 기초를 확립했다.[19]
2. 1. 어원
"생약학"이라는 단어는 그리스어 단어인 φάρμακον|pharmakon|약grc과 γνῶσις|gnosis|지식grc에서 유래했다.[3][4]이 용어는 1811년 독일 의사 요한 아담 슈미트가 처음 사용했으며, 1815년 아노테우스 자일러가 그의 저서 ''Analecta Pharmacognostica''에서 사용했다.
2. 2. 초기 발전
19세기와 20세기 초, 생약학은 가공되지 않은 형태의 약물을 다루는 의학 또는 상품 과학(독일어로는 ''Warenkundede'')의 한 분야로 정의되었다. 원료 의약품은 약품으로 사용되는 식물, 동물 또는 광물 기원의 건조되고 가공되지 않은 물질이다.[3] 유럽의 독일어 사용 지역에서는 ''Pharmakognosiede''라는 이름으로 이러한 물질에 대한 연구가 활발히 진행되었으며, 다른 언어권에서는 갈렌과 디오스코리데스의 저작에서 따온 ''materia medica''라는 용어를 사용하기도 했다. 독일어에서는 ''Drogenkundede''(원료 의약품 과학)라는 용어도 사용되었다.2. 3. 현대 생약학
20세기 초반까지 생약학은 주로 식물학적 측면에서 발전하여, 약물의 형태, 분말 상태 등을 설명하고 식별하는 데 중점을 두었다. 이러한 분야는 식물성 제품, 품질 관리, 약전 프로토콜, 건강 규제 프레임워크 등에서 여전히 중요하다.[5] 21세기에 들어서면서 생약학은 르네상스를 맞이하여, 분자생물학, 대사체학 등 다양한 분야의 발전과 함께 크게 확장되었다.[5]2. 4. 한국에서의 생약학
메이지 13년(1880년) 도쿄 의학교 제약학과의 별과인 통학생 교장에서 일본인 교사가 일본어로 강의할 필요성이 생겼다. 당시 조교수였던 오이 겐도는 J.W. Wingand의 "Lehrbuch der Pharmakognosie" 등의 서적을 참고하여 교과서를 만들면서, 독일어 Pharmakognosiede (pharmakonel (약물)과 gnosisel (지식)에서 유래)에 "생약학"이라는 번역어를 붙여, 『생약학』, 『생약학 도보』를 간행했다.이후, 독일 유학에서 귀국한 시모야마 준이치로가 메이지 20년(1887년) 제국대학 생약학 강좌의 초대 교수로 취임하여, 생약학의 기초를 확립했다.[19]
3. 연구 분야
생약학은 넓은 범위의 생물학적 주제를 다룬다.
생약은 한약이나 건강식품의 원료로 널리 사용되는데, 천연에서 유래하기 때문에 품질이 일정하지 않다. 그래서 본래 생약학의 목적은 품질 관리 방법을 개발하는 것이었다. 이를 위해 현미경 관찰, 화학 성분 분석, 유전자 검사 등 다양한 검정 방법이 개발되었다.
생약학의 발전 과정에서, 함유 화학 성분 분석 기술이 향상되면서 생약 속 미지의 약효 성분을 활용한 천연물 신약 개발이 활발해졌다. 실제로 전 세계적으로 사용되는 의약품의 상당수는 천연물 또는 그 유도체이며, 앞으로도 천연물 기반 신약 개발이 계속될 것으로 예상된다.
일본에서는 생약학이 주로 한약이나 건강식품 원료로 사용되는 천연 동식물을 연구 대상으로 삼는 반면, 미국에서는 천연물 유래 의약품 전체를 다룬다. 여기에는 미생물 유래의 항생 물질, 인슐린, 인터페론 등 유전자 재조합 의약품도 포함된다.[1]
3. 1. 전통 의학 관련
아시아와 아프리카의 일부 국가에서는 과거 인구의 최대 80%가 일차 의료를 위해 전통 의학(본초학 포함)에 의존했을 수 있다.[10] 아메리카 원주민 문화 또한 유럽 식민지화 이전부터 담배의 의례적 흡연, 포틀래치 의식, 본초학 등에 의존해 왔다.[11] 특히 아마존 지역의 원주민 사회에서는 전통적인 의약 관행에 대한 지식이 사라지고 있다.[12][13][14]약리학과 의학에 대한 전 세계적인 연구를 통해 전통 의학 또는 고대 본초 의학은 종종 현대적인 치료법으로 변환되는데, 그 예로 중국 의학에서 열을 치료하는 데 사용되었던 허브인 황화고(''Artemisia annua'')에서 추출한 아르테미시닌이라는 항말라리아 약물 그룹이 있다. 식물 추출물이 항말라리아 활성을 가지고 있다는 것이 밝혀져 아르테미시닌의 노벨상 수상으로 이어졌다.[15][16]
3. 2. 화학 및 생물학 관련
생약학은 천연에서 유래하는 한약이나 건강식품의 원료를 연구하며, 이들의 품질 관리가 주요 목적 중 하나이다. 이를 위해 현미경 관찰, 화학 성분 분석, 유전자 검사 등 다양한 검정 방법이 개발되었다. 이러한 기술 발전은 한약 보급과 건강식품 시장 성장에 기여했다.생약학의 발전 과정에서, 함유 화학 성분 분석 기술이 향상되면서 생약 속 미지의 약효 성분을 활용한 천연물 신약 개발이 활발해졌다. 실제로 전 세계적으로 사용되는 의약품의 상당수는 천연물 또는 그 유도체이며, 앞으로도 천연물 기반 신약 개발이 계속될 것으로 예상된다.
일본에서는 생약학이 주로 한약이나 건강식품 원료로 사용되는 천연 동식물을 연구 대상으로 삼는 반면, 미국에서는 천연물 유래 의약품 전체를 다룬다. 여기에는 미생물 유래의 항생 물질, 인슐린, 인터페론 등 유전자 재조합 의약품도 포함된다.[1]
4. 생리 활성 물질
식물은 정상적인 대사 활동의 일부로 다양한 화학 물질을 생성한다. 이러한 식물 화학 물질은 크게 1차 대사 산물과 2차 대사 산물로 나뉜다.[8]
- 1차 대사 산물: 모든 식물에서 발견되는 당, 지방과 같은 기본적인 생명 유지 물질이다.
- 2차 대사 산물: 특정 식물에서 발견되며, 포식 행위를 막기 위한 독소나 수분을 위해 곤충을 유인하는 페로몬 등 특수한 기능을 수행한다. 이러한 2차 대사 산물과 색소는 인간에게 치료 작용을 할 수 있으며, 약물 생산에 사용될 수 있다.[8]
식물은 다양한 식물 화학 물질을 합성하지만, 대부분은 다음과 같은 유도체이다.[9]
- 알칼로이드: 질소 고리를 포함하는 화학 물질의 일종으로, 많은 알칼로이드가 다른 유기체에 독성을 가진다.
- 폴리페놀(페놀): 페놀 고리를 포함하는 화합물이다. 포도의 보라색을 나타내는 안토시아닌, 콩에서 추출한 식물 에스트로겐인 이소플라본, 차의 떫은맛을 내는 탄닌 등이 페놀류에 속한다.
- 배당체: 당이 비탄수화물 부분(일반적으로 작은 유기 분자)에 결합된 분자이다. 많은 식물은 비활성 배당체 형태로 화학 물질을 저장한다.
- 테르펜: 다양한 식물, 특히 침엽수에서 생성되는 크고 다양한 종류의 유기 화합물로, 냄새가 강하고 보호 기능을 할 수 있다. 장미와 라벤더의 향기는 모노테르펜 때문이다. 카로티노이드는 호박, 옥수수, 토마토에서 빨간색, 노란색, 주황색을 생성한다.
5. 천연물 화학
천연물에서 순수한 화학 물질을 분리하는 일반적인 과정은 생물 검정 유도 분획이다. 이는 추출된 구성 성분을 물리화학적 특성의 차이에 따라 단계별로 분리하고, 생물학적 활성을 평가한 후, 다음 단계의 분리 및 검정을 수행하는 것을 의미한다. 일반적으로 이러한 작업은 특정 ''시험관 내'' 검사에서 주어진 조약 제제(일반적으로 천연 물질의 용매 추출로 준비됨)가 "활성"으로 간주된 후에 시작된다.
''시험관 내'' 활성이 반드시 인간 또는 기타 생명체에서 생물학적 활성으로 이어지는 것은 아니다.
일반적인 과정은 다음과 같다.
1. 조 추출물을 분획한다. (예: 용매 분배 또는 크로마토그래피)
2. 생성된 분획을 ''시험관 내'' 검사로 검사한다.
3. 순수하고 활성적인 화합물을 얻을 때까지 1)과 2) 단계를 반복한다.
4. 일반적으로 분광학적 방법을 사용하여 활성 화합물의 구조를 결정한다.[1]
6. 현미경적 평가
현미경적 평가는 생약의 초기 식별, 거친 또는 분말 형태의 생약의 작은 조각 식별, 혼입물(곤충, 동물 배설물, 곰팡이 등) 식별, 특징적인 조직 특징을 통해 식물을 인식하는 데 필수적이다. 현미경적 선형 측정, 잎 상수 결정, 정량 현미경과 같은 기술 또한 이 평가에 활용된다. 잎 상수 결정에는 기공 수, 기공 지수, 잎맥 소도 수, 잎맥 종단 수, 울타리 조직 비율이 포함된다.[17]
기공 지수는 총 표피 세포 수로 나눈 기공 수의 백분율이며, 각 기공은 하나의 세포로 계산된다.
:
여기서:
7. 활용 및 전망
생약은 한약이나 건강식품의 원료로 널리 사용되고 있는데, 천연에서 유래하기 때문에 품질이 안정되지 않았다. 본래 생약학의 목적은 이러한 품질 관리 방법의 개발이었다. 이를 위해 옛날에는 생약의 현미경 관찰에 의한 검정 방법, 최근에는 함유 화학 성분에 의한 검정 방법, 그리고 최근에는 유전자에 의한 검정 방법이 개발되었다. 이러한 기술들은 최근 한약의 보급과 건강식품 붐에 크게 기여하고 있다.
한편, 그 과정에서 함유 화학 성분의 분석 방법이 발전하면서, 생약에 포함된 미지의 약효 성분을 새로운 의약품으로 개발하는 천연물 화학이 생약학에서 발전하였다. 이는 일본뿐만 아니라 미국의 약학대학에서 생약학 연구의 주류를 차지하게 되었다. 실제로 세계에서 사용되는 의약품의 대부분은 이러한 천연물 또는 그 유도체이며, 앞으로도 새로운 의약품이 천연물에서 개발될 것으로 기대된다.
일본에서의 생약학은 한약이나 건강식품의 원료로 사용되는 천연 유래의 동식물을 연구 대상으로 다루는 경우가 많지만, 미국에서의 생약학 대상은 천연물 유래 의약품 전체이다. 즉, 많은 미생물 유래의 항생 물질과 인슐린이나 인터페론 등의 유전자 재조합 의약품도 생약학의 범위에 포함된다.
참조
[1]
웹사이트
What is Pharmacognosy?
https://www.news-med[...]
2016-08-01
[2]
웹사이트
The American Society of Pharmacognosy
https://web.archive.[...]
[3]
논문
Liddell and Scott, Part IV – A Greek-English Lexicon. Compiled by H. G. Liddell and R. Scott. A new edition … by H. Stuart Jones and R. Mckenzie. Part IV.: ⋯ξευτον⋯ω—θησαυριστικ⋯ς. Oxford: Clarendon Press, 1929. Paper, 10s. 6d.
1929-11
[4]
서적
The Search for a Theory of Cognition
2011-01-01
[5]
논문
Trends in Pharmacognosy: A modern science of natural medicines
[6]
웹사이트
About the ASP
http://www.pharmacog[...]
American Society of Pharmacognosy
[7]
웹사이트
Pharmacognosy Institute
https://pharmacognos[...]
[8]
서적
Phytochemicals in Nutrition and Health
https://books.google[...]
CRC Press
[9]
서적
Plant-Derived Natural Products: Synthesis, Function, and Application
Springer
[10]
웹사이트
Traditional Medicine
https://www.who.int/[...]
2009-03-12
[11]
웹사이트
Native American/Alaska Native Traditional Healing {{!}} aidsinfonet.org {{!}} The AIDS InfoNet
http://www.aidsinfon[...]
2016-02-24
[12]
서적
Bioactive Compounds from Plants
Wiley Interscience
[13]
서적
Biodiversity
National Academy Press
[14]
서적
Bioactive Compounds
Wiley Interscience
[15]
잡지
This Ancient Chinese Remedy Helped Win the Nobel Prize
https://time.com/406[...]
2021-10-11
[16]
논문
The discovery of artemisinin and Nobel Prize in Physiology or Medicine
2015-11
[17]
서적
Textbook of Pharmacognosy and Phytochemistry - E-Book
https://books.google[...]
Elsevier Health Sciences
2012-05-14
[18]
웹사이트
Stomatal Index Calculator {{!}} Calculate Stomatal Index
https://www.calculat[...]
2024-05-17
[19]
논문
日本における本草の歴史と民族薬物学
和漢医薬学会
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