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.

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.