김동준 연구실의 핵심 연구 주제 중 하나는 암세포의 증식과 생존에 관여하는 효소 및 신호전달 단백질을 표적으로 하는 저분자 저해제의 발굴과 약리 기전 규명이다. 연구실은 특히 단백질 인산화효소, 세포주기 조절 인자, 대사 관련 효소와 같이 종양 형성과 진행에 직접 연결되는 분자 표적에 주목하며, 이를 억제함으로써 암세포 선택성을 높이고 정상세포 독성을 줄이는 전략을 추구한다. 이러한 접근은 생물약학과 종양생물학을 연결하는 대표적인 연구 방향으로, 기초 분자기전 연구와 치료제 후보 발굴이 동시에 이루어진다는 점에서 강점을 가진다. 연구실의 대표 논문들에서는 TOPK, Aurora B kinase, ODC와 같은 암 관련 표적에 대한 신규 저해제를 발굴하고, in vitro kinase assay, 분자 도킹, 세포주기 분석, apoptosis 분석, xenograft 동물모델 검증까지 폭넓은 전임상 평가를 수행한 바 있다. 이는 단순한 활성 확인을 넘어 표적 특이성, 하위 신호전달 변화, 세포사멸 유도, 종양 성장 억제 효과를 통합적으로 검증하는 연구 체계를 보여준다. 특히 기존 약물의 한계였던 독성, 낮은 특이성, 내성 가능성을 줄이기 위한 새로운 결합 방식이나 allosteric inhibition 전략에 주목하는 점이 특징적이다. 이 연구는 난치성 고형암을 대상으로 보다 정밀한 표적치료제를 개발하는 데 중요한 기반을 제공한다. 향후에는 전임상 후보물질의 최적화, 바이오마커 기반 환자군 선별, 병용요법과의 시너지 검증을 통해 실제 임상 적용 가능성을 높이는 방향으로 확장될 수 있다. 따라서 본 연구 주제는 신약개발, 암 약리학, 정밀의료를 잇는 융합형 연구로서 연구실의 정체성을 가장 잘 보여주는 분야라 할 수 있다.

연구실은 위암과 대장암을 포함한 소화기계 암종을 대상으로 병용 항암전략을 설계하고 그 효과를 전임상 단계에서 체계적으로 평가하는 연구를 수행하고 있다. 최근 수행 중인 과제에서는 난치성 위암에서 BRD4 저해제와 임상 승인 단백질 인산화효소 저해제를 조합하여 항암효능을 극대화하는 병용요법을 개발하고 있으며, 이는 단일 표적치료의 한계를 극복하고 내성 발생을 줄이기 위한 실질적인 접근이다. 연구실은 실제 치료 적용 가능성을 고려해 이미 승인된 약물군과 새로운 분자 표적을 연결하는 전략을 적극적으로 활용한다. 이러한 연구는 조합 후보 발굴, 세포 수준의 항암효과 검증, 오믹스 기반 반응 기전 분석, 개별 분자생물학적 검증, 동물모델 효능 및 독성 평가로 이어지는 단계적 구조를 가진다. 즉, 단순히 약물을 함께 쓰는 수준이 아니라 어떤 분자 조합이 가장 높은 상승효과를 내는지, 어떤 유전자 발현 또는 신호전달 변화가 반응성과 연관되는지를 정량적으로 밝히는 것이 핵심이다. 기존 논문들에서도 대장암 세포와 동물모델을 활용해 종양 억제, 세포사멸 유도, 증식 억제 효과를 증명한 경험이 축적되어 있어, 현재의 병용요법 연구 역시 높은 연속성을 가진다. 이 연구 주제의 중요성은 실제 임상 번역 가능성에 있다. 위암과 대장암은 재발과 약물저항성이 흔한 질환이므로, 표적 병용전략과 반응 예측 지표를 함께 제시할 수 있는 전임상 연구는 임상시험 설계에 직접적인 근거를 제공한다. 앞으로 환자 유래 조직, 분자 아형 기반 분석, 맞춤형 약물반응 예측이 결합된다면 개인화 항암치료로 발전할 가능성이 크다.

김동준 연구실의 연구 축에는 암세포 내부의 약물 표적뿐 아니라, 종양이 놓인 미세환경과 그에 따른 적응 기전을 해석하는 방향도 포함된다. 대표적으로 저산소 환경에서 유도되는 젖산 반응과 같은 대사성 적응 현상은 암의 생존, 침습성, 치료 저항성과 긴밀히 연결된다. 또한 유전자 발현 조절 수준에서 일어나는 후성유전 변화는 암의 표현형 전환과 신호전달 변화에 중요한 역할을 하므로, 이를 이해하는 것은 항암 표적 발굴과 환자군 분류에 매우 중요하다. 관련 연구 성과로는 hypoxia와 lactate 반응을 다룬 고영향력 논문, 그리고 간암에서 TGF-β1 신호전달이 TTP promoter의 단일 CpG 메틸화에 의해 기능적으로 전환되는 현상을 규명한 연구가 있다. 이는 암의 진행이 단일 유전자 이상이 아니라 대사 환경, 신호전달, DNA 메틸화, 전사 후 조절이 맞물린 복합적 현상임을 보여준다. 연구실은 이러한 다층적 조절을 기반으로, 특정 암종에서 어떤 환경적·후성유전적 조건이 약물 감수성 혹은 저항성과 연결되는지를 밝히는 데 강점을 가진다. 이 연구 방향은 향후 생물약학 연구와도 직접 연결된다. 약물의 효과는 표적 존재 여부뿐 아니라 종양 미세환경과 세포 상태에 의해 크게 달라지기 때문에, 저산소성 대사 변화와 후성유전 조절을 이해하면 약물반응 예측 및 병용전략 설계가 더욱 정교해질 수 있다. 결과적으로 본 주제는 암의 분자적 이질성을 해석하고, 정밀 치료를 위한 새로운 바이오마커와 치료 표적을 제시하는 기반 연구로서 의미가 크다.