에크네시아의 뿌리로부터 유도된 캘러스에서 부정근 을 유도하고 이를 액체배양을 통해 효율적으로 증식하 는 배지조건을 조사하였다. 실생뿌리로부터 캘러스를 유도하는 조건은 NAA 0.1mg·L-1가 함유된 MS 기본 배지에 sucrose 30g·L-1, 한천 10g·L-1를 처리 한 것 이 가장 양호하였다. 캘러스로부터 부정근의 유도에는 NAA 0.01mg·L-1를 단독처리 한 배지에서 가장 양호 하였으며, NAA에 BA를 첨가하면 오히려 NAA의 부 정근 유도 효과를 감소시켰다. NAA처리는 동일한 농 도의 IBA보다 부정근의 수와 생체중의 증가에 효과적이었으며, 액체배양 후 약 6주후에 생체중이 최고에 달하는 것으로 나타났다. 무기염류는 SH배지 보다 MS배지가 효과적이었는데, 농도는 기본배지의 50% 성분량을 처리하였을 때 가장 양호하였다. 탄소원으로 는 glucose보다 sucrose가 효과적이며 60g·L-1를 처리 하였을 때 가장 효과적이었다. 질소원으로 KNO3와 NH4NO3의 첨가비를 비교한 결과 KNO3와 100%, NH4NO3는 50%를 첨가한 배지가 부정근의 생체중 증 가에 효과적이었다.

에키네시아는 미국 북미 대평원에 서식하는 야생 식물로 수세기 동안 감기나 또 다른 바이러스 감염에 의한 질병에 대하여 면역 기능을 증진 시키는 전통 식물 약재로 널리 사용되어 왔다. 최근에 에키네시아 추출물은 피부 보호를 위한 화장품 원료로서 응용되어 오고 있다. 이에 본 연구에서는 에키네시아를 인공적으로 조직배양하여 얻어낸 캘러스로부터 부정근을 유도하여, 대단위 배양을 한 부정근을 추출하여 화장품 성분으로서의 응용 가치를 평가하였다. 이미 몇몇 보고된 논문에서 에키네시아 추출물은 항산화 효과 및 면역증진효과는 보고되었지만 다른 효능에 대한 연구는 충분하지 않다. 따라서 본 연구에서는 피부 보호에 대한 화장품 원료로서의 응용을 위한 항산화, 미백 및 주름과 관련한 효능 효과를 평가하였다. 조직 배양한 에키네시아 추출물의 효능 효과 평가 결과, 추출물 농도 2 %까지 세포독성이 나타나지 않았으며, 외부환경에 의한 피부노화 및 피부색, 기미, 주근깨 등과 같은 피부현상에 중요한 영향을 미치는 인자인 활성산소종의 소거 효과가 우수함을 확인하였으며, 또한 B16 melanoma 세포 내에서 tyrosinase의 발현을 농도 의존적으로 감소시키고 멜라닌 합성을 억제하였다. 피부 주름과 관련하여 진피층의 extracellular matrix (ECM) degradation에 관여하는 콜라겐 분해효소인 MMP-1, MMP-2의 발현을 억제하였다.

Echinacea purpurea is an important medicinal plant native of North America, which contains caffeic acid derivatives, alkamides, glycoproteins, and polysaccharides. For commercial roduction of bioactive compounds from Echinacea purpurea, adventitious roots were induced and proliferated in 5 and 20-liter bioreactors under various cultural conditions (Medium composition, inoculum density, air volume, light, temperature et al.). In a 5-liter bioreactor, more than 10-fold of biomass increment was achieved after 5 weeks of culture. Increases of root biomass and bioactive compounds were correlated with increased consumption of sucrose and macro/micro nutrients in the medium. Elicitations have been conducted with UV-C, NO, and SA to increase the accumulation of total polyphenolics, flavonoids and caffeic acid derivatives in the adventitious root cultures, which resulted in 1.2-1.6 times of increment. Based on the previous experimental results, 500-liter and 1000-liter scale bioreactors were applied for large scale cultures of Echinacea purpurea adventitious roots. Total root biomass of 3.62 kg and 5.05kg (dry weight) were achieved in a 500 L and a 1000 L bioreactor, respectively. The accumulation of 22.55 mg/g DW cichoric acid, 4.92 mg/g DW chlorogenic acid and 3.99 mg/g DW caftaric acids were also achieved from the adventitious root in a 1000-liter scale bioreactor.

Echinacea의 추출물 및 분획물들의 정상세포에 대한 세포독성을 측정한 결과, 0.5 mg/ml이상의 농도에서 정상세포의 생육이 20% 가까이 저해되었으며, 비교적 높은 농도인 1.0 mg/ml의 농도에서도 70%이상의 세포 생존을 나타내었다. 유방암 세포주인 MCF7에 대한 생육억제 활성은 0.5 mg/ml의 농도에서 물 추출물의 butanol 획분과 ethanol 추출물의 ethyl acetate 획분에서 각각 87%와 81%로 가장 높은 억제활성을 나타내었으며, 인간 간암세포주인 Hep3B에 대한 생육억제능은, 물과 ethanol 추출물의 butanol 획분에서 0.5 mg/ml의 농도에서 81%와 63%의 생육 억제능을 나타내었으며, 1.0 mg/ml의 농도에서는 수층획분을 제외하고는 대부분 70% 이상의 높은 생육억제능을 나타내었다. 위암세포인 AGS의 경우 물 추출물의 butanol 획분에서 0.5 mg/ml의 농도에서 80%의 높은 억제율을 나타내었으며, 1.0 mg/ml의 농도에서는 각 추출물의 수층 획분과 ethanol 추출물의 ethyl acetate 획분을 제외하고는 80% 이상의 높은 생육억제 활성을 나타내었다. 폐암세포인 A549에 대한 생육억제능은 물과 ethaonl 추출물의 butanol 획분에서 1.0 mg/ml의 농도에서 92%와 87%로 높게 나타났다. 이전까지 Echinacea에 관해서 보고된 것은 그리 많지 않으며, 본 논문에서 Echinacea의 추출물 및 분획물들에 관해 실험한 내용에 관한 것은 전무한 것으로 사료되어져, 이용에 있어서 본 논문에서 실험한 결과를 바탕으로 Echinacea의 항암활성 효과를 통하여 앞으로의 이용에 다양하게 이용될 수 있음을 알린 것이며, 아울러 Echinacea의 추출물들을 이용시 본 눈문에서 실험한 결과물인 물과 ethanol 추출물 모두 butanol 분획에서 그 효과가 가장 높았으므로 이를 사용한 다양한 암세포 사멸효과뿐만이 아니라 면역 활성 증진 및 여러 생리활성의 이용에 사용되도록 하여야 할 것이다.