이제 다시 인체 단백질 성장인자로 돌아가 보자. 인체 성장인자가 인체 세포에 작용하는 방식은 잘 알려져 있다. 일반적으로 성장인자를 분비하는 작용 세포 또는 조직은, 혈액이나 림프와 같은 수성 전달 매체를 통해 내분비적(endocrine), 측분비적(paracrine), 또는 자가분비적(autocrine) 방식으로 표적 조직의 세포에 성장인자(GF)를 신호로 전달한다.

 

표적 세포가 세포 표면에 발현된 특정 성장인자 수용체를 통해 이 신호를 인식하면, 해당 성장인자 신호에 따라 반응하거나 상태를 변화시킨다. 

 

이러한 변화는 주변 세포의 반응이나 변화에 영향을 미치거나, 주변에 다른 이차 신호 전달 매개체/성장인자를 방출함으로써 영향을 줄 수도 있다. 그 결과, 표적 조직이 피부인 경우에는 단순화해서 말하면 잡티가 줄고, 피부 톤이 밝아지며, 탄력이 증가하고, 더 젊어 보이는 피부 상태로 이어질 수 있다. 마찬가지로 표적이 두피라면, 모발이 더 풍성하고, 길고, 굵어지거나, 흰머리가 줄어들 수 있다.

 

성장인자는 세포 내부로 직접 들어가는 것이 아니라 세포 표면의 성장인자 수용체와 상호작용 함으로써 세포 내부로 신호를 전달한다는 점에 유의해야 한다. 이러한 성장인자-수용체 상호작용은 세포 표면 막에 존재하는 성장인자 수용체의 가용성 (availability) 또는 분해 정도에 의해 피드백 조절되며, 이를 통해 세포는 주변 환경과의 관계 안에서 최적의 항상성을 유지할 수 있다. 즉, 인체는 주변 세포 환경에 맞춰 성장인자에 반응해, 이를 안전하고 효과적으로 처리하는 방법을 알고 있다.

 

화장품에 성장인자의 적용을 검토할 때에는, 성장인자의 일반작용 원리에 관한 다음 네 가지 측면을 고려해야 한다.

 

① 성장인자는 인체에 항상 존재하므로, 성장인자 그 자체는 암을 유발하지 않는다. 단, 이미 암 환자인 경우, 특히 피부암의 경우는 예외가 될 수 있다.

 

② 성장인자는 세포막에 있는 수용체를 통해 세포 외부에서만 작용하며, 성장인자 수용체 (GFR; growth factor receptor)의 가용성은 세포 피드백 메커니즘에 의해 지속적으로 조절된다. 또한 세포 내부 환경이 유지되는 한, 내장된 다중 피드백 안전장치가 세포 내 성장인자 신호 전달 경로의 모든 단계에 적용되므로 피부에 화장품 성장인자를 적용할 때 이중으로 안전성을 보장한다.

 

③ 성장인자와 수용체의 상호작용은 피부와 신체에서 항상 일어나는 자연스러운 생리적 과정이다. 따라서 우리 몸은 이러한 상호작용에 대해, 신체 항상성에 대한 교란을 최소화하고 신체 건강에 최적의 이점을 제공하면서 처리하는 방법을 알고 있다.

 

④ 성장인자는 체내에서 완전히 그리고 신속하게 생분해되며, 환경적으로도 친화적이고 지속가능하다. 

 

또한 손상되지 않은 정상 피부에 화장품 성장인자를 적용하는 경우라면, ⑤ 성장인자는 일반적으로 피부 장벽을 통과하지 못하므로, 축적 효과는 없거나 극히 미미하다. 더 나아가 피부의 외층 세포는 주기적으로 자연 사멸하고 탈락되기 때문에, 성장인자 적용에 따른 장기적 축적 문제는 더욱 제한적이다.

 

 

위 다섯 가지 성장인자 작용 원리에 따른 화장품용 성장인자의 피부 적용 시 안전성과 관련된 부수적 사항을 요약하면 다음과 같다:

 

➊ 표적 특이성: 수용체가 없으면 상호작용이 일어나지 않고 세포나 조직에 직접적인 영향도 발생하지 않는다.

 

➋ 성장인자는 세포막이나 피부 장벽 기능을 손상시키지 않고, 세포 표면의 성장인자 수용체와만 상호작용함으로써 피부 세포 내부(즉, 세포 내 항상성)에 최소한의 교란만 일으키고 최적의 효과를 제공한다.

 

➌ 성장인자는 세포와 조직에 이미 존재하는 다중 피드백 제어 시스템이 최적의 상태로 작동하도록 방해하지 않으며, 오히려 이를 가장 안전한 방식으로 그대로 유지한 채 기능하게 한다.

 

➍ 화장품 성장인자 적용 과정은 인체 피부 조직 세포에서 항상 일어나는 자연적이고 생리적인 현상이다.

 

➎ 국소 도포된 성장인자가 피부와 신체에 잔류 또는 축적되는 부작용은 발생할 가능성이 거의 없다

 

성장인자를 자세히 살펴보자. 언급됐듯 성장인자는 작용 세포 또는 조직에서 생성돼 표적 세포 및 조직으로 전달된다. 인간 성장인자는 EGF, TGF, FGF 등 수십 가지가 존재한다. 위의 문자 조합(일부는 숫자를 포함)은 각각 특정 성장인자의 약어를 나타낸다.

 

성장인자를 3차원 공간에서 자세히 살펴보면 위와 같은 형태를 볼 수 있다. 색깔 있는 그림들은 성장인자를 구성하는 원자들로 이루어진 공간 채움 모형이다. 그리고 녹색으로 표현된 성장인자는 2차 구조를 강조하기 위해 단순화된 리본 형태 모형이다.

 

성장인자들은 혈액을 통해 전달된다는 특성 때문에 용액 내에서 친수성 특성을 공유한다. 하지만 크기, 형태, 이차 구조적 특성, 접힘 패턴, 아미노산 서열 및 조성, 번역 후(posttranslation) 변형, 소수성 분포, 표면 전하 등에서 각기 독특하고 다양하다. 

 

따라서 이러한 다양성과 복잡성은 개별 성장인자에 독특하고 다양한 특성과 기능적 특이성을 부여한다.

 

 

개별 성장인자-수용체 간 상호작용의 복잡성과 특이성의 불가분한 관계는 생합성 인간 성장인자(sh-폴리펩타이드/sh-올리고펩타이드)를 소분자, 또는 기타 인간 혈액 이외의 곳에서 유래하는 소분자 펩타이드와 구분하는 핵심적인 표지다. 에너지 소모가 크고 비용이 많이 드는 복잡한 성장인자 구조가, 긴 진화 과정을 거쳐 인간에게까지 보존돼 온 데에는 분명 생물체 수준에서의 강력한 이유가 존재하며, 그 해답은 성장인자가 지닌 고유한 특이성을 유지하기 위함일 수밖에 없다.

 

각 성장인자가 대응하는 표적 수용체, 표적 세포, 표적 조직에 대해 요구되는 이러한 특이성은, 성장인자를 현재의 형태로 유지하는 데 드는 비용을 상쇄하고도 남을 만큼 필요충분한 조건이어야 한다. 이는 숙주 유기체의 최적의 건강을 달성하기 위해, 전신에 작용하는 다양한 성장인자의 신호 입력을 전체적으로 통합하고 조화시키는 동시에 안전성, 효율성, 유효성을 전반적으로 보장하기 위함이다.

 

이러한 특이성은 비특이적인 성장인자 수용체 상호작용이 선호되거나 조장되지 않게 하는 엄격한 QbD(Quality by Design, 설계에 의한 품질) 원칙으로 작용하며, 이를 통해 유기체에 미치는 부작용을 최소화한다.