중독신경과학연구실
생명과학과 최은상
중독신경과학연구실은 뇌신경과학 및 동물생리학을 기반으로, 의존성 약물에 의한 뇌신경 회로의 변화와 중독 재발 기전을 심층적으로 연구하는 국내 대표적인 연구실입니다. 본 연구실은 니코틴, 코카인 등 다양한 중독성 물질이 뇌의 선조체, 기저핵, 도파민 및 글루타메이트 신경전달계에 미치는 영향을 분자, 세포, 행동 수준에서 다각적으로 분석하고 있습니다.
특히, 반복적인 약물 노출이 뇌신경 회로에 유발하는 신경가소성 변화, 수용체의 인산화 및 신호전달 경로의 재편성, 그리고 이로 인한 습관적 행동 및 재발 행동의 분자적 기전을 규명하는 데 집중하고 있습니다. 이를 위해 동물모델을 활용한 행동실험, 실시간 신경전달물질 측정, 단백질 및 유전자 발현 분석 등 다양한 첨단 연구기법을 적용하고 있습니다.
연구실은 mGluR1a, mGluR5 등 특정 글루타메이트 수용체의 카복실 말단 모티프를 활용한 중독 예방 및 치료용 조성물 개발, 바이오센서 기반 신경전달물질 실시간 측정 기술, 그리고 중독성 약물에 의한 신경세포 손상 및 회복 기전 연구 등 다수의 혁신적 연구성과를 보유하고 있습니다. 또한, 뇌유래신경영양인자(BDNF)와 신경세포 내 신호전달 단백질의 상호작용을 통한 신경가소성 조절 기전도 활발히 탐구하고 있습니다.
이러한 연구는 약물 중독의 재발을 억제할 수 있는 새로운 치료 표적 발굴, 신약 개발, 그리고 중독성 약물의 사회적 문제 해결에 기여할 수 있는 과학적 기반을 제공합니다. 연구실은 국내외 유수의 학술지에 다수의 논문을 게재하고 있으며, 관련 특허 및 산학협력 과제도 활발히 수행 중입니다.
중독신경과학연구실은 앞으로도 뇌신경과학 분야의 선도적 연구를 지속하며, 중독성 약물로 인한 사회적·의학적 문제 해결에 기여하고자 합니다. 이를 위해 다양한 융합 연구와 국제 협력, 그리고 차세대 신경과학 인재 양성에도 힘쓰고 있습니다.
Glutamatergic Neurotransmission
Cocaine-Induced Behaviors
Estrogen Receptor Agonist
의존성 약물에 의한 뇌신경 회로의 변화와 재발 기전 연구
중독신경과학연구실은 의존성 약물, 특히 니코틴과 코카인 등 중독성 물질이 뇌신경 회로에 미치는 영향을 심도 있게 연구하고 있습니다. 반복적인 약물 노출이 뇌의 선조체, 기저핵, 그리고 도파민 및 글루타메이트 신경전달계에 어떤 변화를 유발하는지, 그리고 이러한 변화가 습관적 행동과 재발에 어떻게 연결되는지에 대한 분자적, 세포적 기전을 밝히는 것이 주요 목표입니다. 이를 위해 동물모델을 활용하여 약물 투여 후 뇌 내 신경전달물질의 변화, 수용체의 발현 및 인산화, 그리고 신경가소성 관련 단백질의 변동을 다양한 생화학적, 전기생리학적 방법으로 분석합니다.
특히, 니코틴 의존성의 경우, 니코틴성 아세틸콜린 수용체(nAChR)의 활성화가 도파민 및 글루타메이트 분비를 촉진하여 보상회로의 과활성화와 습관적 행동을 유도함을 규명하였습니다. 또한, 반복된 약물 노출 후 금단 및 재노출 시 나타나는 재발 행동의 분자적 신호전달 경로를 집중적으로 분석하고, 이 과정에서 도파민 D1/D2 수용체, NMDA 및 mGluR5 등 다양한 수용체와 신호전달 단백질의 상호작용을 규명하고 있습니다.
이러한 연구는 약물 중독의 재발을 억제할 수 있는 새로운 치료 표적을 제시하는 데 중요한 기초 자료를 제공합니다. 실제로 연구실은 mGluR1a, mGluR5 등 특정 수용체의 카복실 말단 모티프를 활용한 중독 예방 및 치료용 조성물에 대한 특허도 보유하고 있으며, 이러한 기전 연구를 바탕으로 중독성 약물의 재발을 효과적으로 제어할 수 있는 신약 개발의 가능성을 탐색하고 있습니다.
글루타메이트 신경전달 및 뇌신경가소성 조절 기전
연구실은 중독성 약물에 의한 글루타메이트 신경전달의 변화와 이로 인한 뇌신경가소성 조절 기전을 심층적으로 연구하고 있습니다. 반복적인 니코틴 또는 코카인 투여가 AMPA, NMDA, mGluR 등 글루타메이트 수용체의 인산화 및 발현 변화를 유도하고, 이 과정에서 CaMKII, PKG, ERK, JNK 등 다양한 단백질 인산화효소가 관여함을 밝혀냈습니다. 이러한 신호전달 경로의 변화는 시냅스 구조의 재편성, 특히 수상돌기 가시의 형태 변화와 연관되어 있으며, 이는 약물에 의한 행동 감작 및 습관화와 밀접한 관련이 있습니다.
특히, 니코틴 노출 후 선조체 및 뇌 보상계에서 나타나는 GluA1-Ser831 인산화, mGluR5의 활성화, 그리고 BDNF(뇌유래신경영양인자) 합성 증가 등은 신경가소성의 분자적 기반을 제공하며, 이는 중독 행동의 지속성과 재발에 중요한 역할을 합니다. 연구실은 실시간 글루타메이트 바이오센서, 단백질 면역분석, 유전자 발현 분석 등 다양한 첨단 기법을 활용하여 이러한 분자적 변화를 정량적으로 측정하고 있습니다.
이러한 연구는 중독성 약물에 의한 뇌신경 회로의 비가역적 변화와 그 회복 가능성, 그리고 신경가소성 조절을 통한 중독 치료 전략 개발에 중요한 기초 자료를 제공합니다. 또한, 글루타메이트 신경전달의 조절 기전을 표적으로 하는 신약 개발 및 바이오마커 발굴에도 실질적인 기여를 하고 있습니다.
1
2024 Behavioral and Brain Functions
최은상
Behavioral and Brain Functions, 2025.02
2
2022 Pharmacology, Biochemistry and Behavior
최은상
Pharmacology, Biochemistry and Behavior, 2022.09
3
2022 International Journal of Molecular Scien
최은상
International Journal of Molecular Scien, 2022.09
3
니코틴에 의한 대뇌 보상계 BDNF 분비 기전에 대한 연구