김경제 연구실의 핵심 연구 축 가운데 하나는 세포면역학에 기반한 T세포의 생존, 분화, 이동 및 기능 조절 기전의 해명이다. 특히 흉선에서 형성되는 초기 T세포와 말초로 이동하는 성숙 T세포의 특성을 이해하고, 사이토카인 의존적 생존 신호가 어떻게 면역세포의 운명을 결정하는지를 분자 수준에서 분석하는 데 초점을 두고 있다. 이는 면역 항상성 유지와 면역결핍, 염증, 자가면역 반응의 원리를 밝히는 데 중요한 기반이 된다. 이 연구실의 대표 논문들은 IL-7 결핍 상황에서 세포 내 pH 변화가 Bax의 구조 변화를 유도하고, 그 결과 미토콘드리아로의 이동과 세포사멸이 촉진되는 경로를 제시하였다. 또한 흉선 이주 T세포의 표현형과 기능적 특성을 분석하여, 흉선에서 선택된 세포가 말초 면역계로 편입되는 과정에서 독특한 면역학적 속성을 보인다는 점을 밝혔다. 이러한 연구는 T세포 발달, 생존 신호전달, 세포자멸사 간의 연결고리를 설명하는 중요한 성과로 볼 수 있다. 이 분야의 연구는 기초면역학에 머물지 않고, 면역조절 치료전략 개발에도 직접적으로 연결된다. T세포 생존과 사멸 경로를 정밀하게 이해하면 면역억제제의 작동 원리, 항암면역의 활성화 조건, 염증성 질환의 제어 전략을 보다 체계적으로 설계할 수 있다. 따라서 본 연구는 면역세포의 운명결정 메커니즘을 바탕으로 약학, 의생명과학, 면역치료를 연결하는 융합 연구로 확장될 가능성이 크다.

연구실의 또 다른 대표 주제는 수지상세포와 대식세포를 중심으로 한 항원 처리 및 항원제시 기전의 조절이다. 면역반응의 시작점에서 항원제시세포는 외부 항원을 포획하고 가공한 뒤 MHC 분자를 통해 T세포에 전달함으로써 후속 적응면역 반응의 방향을 결정한다. 김경제 연구실은 이 과정이 약물, 천연물, 면역조절 물질에 의해 어떻게 변화하는지를 체계적으로 연구해 왔다. 특히 cyclosporin A와 tacrolimus가 활성화된 T세포만이 아니라 수지상세포 내부의 항원 처리 경로 자체를 억제한다는 연구는 면역억제제 작용기전 이해에 중요한 기여를 했다. 이 연구는 MHC class I 및 class II 경로, 교차제시 과정, 세포내 처리 단계에 대한 억제 효과를 제시함으로써, 이식면역이나 자가면역질환 치료에서 사용되는 약물이 선천면역과 적응면역의 연결부위에도 영향을 미친다는 점을 보여주었다. 더불어 프로폴리스, 리나린, 동충하초 유래 물질 등 다양한 천연물의 면역활성도 발표를 통해 항원제시 및 대식세포 활성화 조절 가능성도 탐색하였다. 이 연구 방향은 백신 보조제 개발, 면역억제제 최적화, 염증성 질환 제어 기술로 이어질 수 있다. 항원제시 효율을 높이면 감염병 및 암 면역치료에 유리한 반면, 과도한 항원제시를 억제하면 이식거부반응이나 자가면역을 줄일 수 있다. 따라서 본 연구실의 항원제시 연구는 기초면역학과 약리학을 잇는 중개연구 성격이 강하며, 실제 치료전략 설계에 활용도가 높은 분야라고 할 수 있다.

김경제 연구실은 면역학적 관점을 대사질환 연구로 확장하여 장내미생물과 염증반응, 비만 및 당뇨병 사이의 연계를 탐구해 왔다. 최근 생의학 연구에서 장내미생물은 단순한 공생균을 넘어 숙주의 면역반응과 대사 항상성을 조절하는 핵심 요인으로 인식되고 있으며, 본 연구실도 이러한 흐름 속에서 약물 및 기능성 소재가 장내 환경을 변화시켜 질환 개선에 기여하는 기전을 분석하였다. 대표적으로 metformin이 고령 비만 마우스의 장내미생물 구성을 변화시키고, Akkermansia 등 특정 균주의 증가와 함께 체중 및 지질 대사 지표를 개선한다는 연구를 수행하였다. 이 과정에서 지방조직 내 IL-1β, IL-6 같은 염증성 사이토카인의 발현 저하가 함께 관찰되어, 대사 개선 효과가 면역 염증 반응의 완화와 밀접하게 연결되어 있음을 보여주었다. 또한 분변미생물 이식과 세균 유래 세포외 소포의 효과까지 분석함으로써, 장내미생물 기반 치료 가능성을 폭넓게 제시하였다. 이와 같은 연구는 비만, 제2형 당뇨병, 만성염증성 질환의 예방과 치료를 위한 새로운 접근을 제공한다. 단순히 혈당을 낮추는 수준을 넘어, 장내미생물-면역-대사 네트워크를 통합적으로 조절하는 전략은 고령화 사회에서 더욱 중요해지고 있다. 본 연구실은 약학적 개입, 미생물 기반 소재, 면역 염증 지표를 함께 다룸으로써 대사질환의 다차원적 치료 모델을 제시하는 연구 역량을 보여준다.

김경제 연구실은 면역조절 기전을 이해하는 데 그치지 않고, 이를 바탕으로 천연물과 미생물 유래 기능성 소재의 치료 응용 가능성을 지속적으로 탐색해 왔다. 알로에 베라 겔, 프로폴리스, 동충하초 성분, 비피도박테리움 추출물 등 다양한 생리활성 물질을 대상으로 면역 증강, 항염, 항암, 항당뇨 효과를 평가하여 약학적 활용 가능성을 입증하는 연구를 수행하였다. 이는 전통적인 천연물 연구와 현대 면역약리학을 접목한 접근이라 할 수 있다. 특허 성과에서는 가공 알로에 베라 겔과 크롬 혼합물의 제2형 당뇨병 예방·치료용 조성물, 비피도박테리움 아돌레센티스 추출물의 대장암 억제 및 면역 증강 용도 등이 확인된다. 학술발표에서도 대식세포 활성화, 사이토카인 분비 유도, 항암세포 증식 억제, 항당뇨 효능 검증 등 다양한 기능 평가가 수행되었다. 또한 재조합 아디포넥틴 생산 시스템과 같은 응용 연구는 생리활성 단백질 생산기술로까지 연구 범위를 확장하고 있음을 보여준다. 이 연구 주제는 신약 후보물질 발굴, 건강기능식품 개발, 면역보조제 설계 등 산업적 파급력이 높다. 특히 천연물과 유익균 유래 소재는 비교적 안전성이 높고 장기 복용 가능성이 있어 만성대사질환이나 면역저하 상태의 보완 전략으로 주목받고 있다. 본 연구실은 기초 면역반응 분석과 실용화 지향 소재 개발을 병행함으로써, 약학 기반 중개연구의 전형적인 모델을 구축하고 있다.