홍석만 연구실의 핵심 축은 분자면역학 관점에서 선천면역과 적응면역을 연결하는 세포들의 기능을 해석하는 것이다. 특히 invariant natural killer T(iNKT) 세포와 NK 세포, CD8+ T 세포, B 세포 사이의 상호작용을 중심으로 면역반응의 활성화와 억제 기전을 규명해 왔다. 연구실의 대표 논문들은 CD1d 의존적 NKT 세포의 형성, 항원 특이적 2차 면역반응에서의 조절 역할, 자가면역 및 종양 면역에서의 기능을 보여주며, 이 분야의 기초 지식을 확장하는 데 기여했다. 이 연구는 세포 표면 수용체, 지질항원 제시, 사이토카인 신호, 세포 간 교차조절 같은 분자적 수준의 현상을 통합적으로 다룬다. α-GalCer와 같은 NKT 세포 리간드를 활용해 면역세포의 활성 상태를 조절하고, 그 결과가 CD8+ T 세포의 항종양 반응이나 자가면역 질환의 진행에 어떤 영향을 미치는지를 실험적으로 분석한다. 또한 NK 세포와 NKT 세포가 B 세포 매개 자가면역이나 점막·피부 염증 환경에서 어떤 방향으로 면역 균형을 이동시키는지 탐구함으로써, 단일 세포가 아닌 면역 네트워크 전체의 동역학을 이해하려는 접근을 취한다. 이러한 연구는 면역항암, 백신 보조전략, 자가면역 및 만성염증 질환 치료로 이어질 수 있는 기반을 제공한다. 외인성 작용제에 의한 단순 활성화보다, 특정 면역세포가 어떤 맥락에서 보호적으로 또는 병원성으로 작용하는지를 구분하는 것이 이 연구실의 강점이다. 궁극적으로는 iNKT/NK 세포 기반의 정밀 면역조절 기술을 확립해, 질환 특이적 면역반응을 제어하는 새로운 면역치료 플랫폼으로 확장하는 것을 지향한다.

연구실은 자가면역 및 염증성 질환에서 면역세포의 병원성 또는 보호적 역할을 규명하는 데 오랜 관심을 가져왔다. 초기 연구에서는 NKT 세포 리간드인 α-galactosylceramide가 비비만 당뇨 마우스에서 자가면역성 당뇨를 억제할 수 있음을 보여주며, 면역조절을 통한 질환 예방 가능성을 제시했다. 이후 피부염, 패혈성 쇼크, 장염, 신경염증 등 다양한 질환 모델로 연구 범위를 넓혀, 면역 균형의 붕괴가 어떻게 질환 발현으로 이어지는지를 다각도로 분석하고 있다. 최근 발표와 학술대회 활동을 보면 아토피피부염, 급성 피부염증, LPS 유도 패혈증, 장 염증, 뇌 염증 등에서 iNKT 세포, Breg 세포, 수지상세포, 대식세포, ILC3 등의 역할을 정밀하게 조사하고 있다. 특히 반복적 iNKT 활성화가 질환을 악화시킬 수 있는 조건과, 반대로 iNKT10과 같은 항염증성 표현형 유도가 질환을 완화하는 조건을 구분하는 연구가 두드러진다. 이는 동일한 면역세포라도 미세환경과 자극 방식에 따라 상반된 결과를 낼 수 있음을 보여주며, 치료 개입의 시점과 강도, 표적 선택의 중요성을 강조한다. 이 연구 방향은 자가면역과 염증 질환을 단순 억제하는 기존 접근을 넘어, 면역세포 재프로그래밍을 통해 보다 정밀한 치료를 설계하려는 시도로 볼 수 있다. 연구실의 결과는 당뇨, 아토피피부염, 패혈증, 장염, 신경염증처럼 면역 불균형이 핵심인 질환에서 새로운 바이오마커와 치료 표적을 발굴하는 데 활용될 수 있다. 장기적으로는 질환 유형에 따라 병원성 면역축은 억제하고 보호성 면역축은 강화하는 맞춤형 면역치료 전략으로 연결될 가능성이 크다.

홍석만 연구실은 기초 면역학을 넘어 면역반응을 실제로 제어할 수 있는 기능성 소재와 분자 플랫폼 개발에도 주력하고 있다. 등록 특허와 최근 학술발표를 보면 나노 산화 그래핀, 아미노클레이 나노입자, zwitterionic chitosan, 줄기-고리 구조 올리고데옥시뉴클레오타이드 같은 다양한 소재를 활용해 면역세포의 표현형과 기능을 조절하는 연구가 진행되고 있다. 이는 바이오융합공학과 소속 연구실의 특성이 잘 드러나는 부분으로, 면역학과 나노소재 기술을 결합한 응용연구 성격이 강하다. 특히 나노 산화 그래핀은 iNKT 세포 관련 염증성 질환의 예방 또는 치료용 조성물로 특허화되었고, 피부 염증과 패혈증 모델에서 항염증 효과가 보고되었다. 또한 GpC 기반 줄기-고리 올리고뉴클레오타이드는 B1a 세포에서 미토콘드리아 DNA 분비를 유도하고, 수지상세포·대식세포의 사이토카인 발현과 NK/NKT 세포 활성을 증가시켜 면역증강 효과를 낼 수 있는 기술로 제시되었다. 이러한 결과는 단순 전달체 개발이 아니라, 소재 자체가 면역반응을 설계하는 능동적 조절자로 작동할 수 있음을 보여준다. 이 연구는 백신 보조제, 항염증 치료제, 면역증강제, 약물전달 시스템 등으로 확장 가능성이 높다. 생체적합성과 면역 활성 간의 균형을 맞추면서 질환 상황에 따라 염증을 낮추거나 보호 면역을 강화하는 전략은 차세대 면역소재 연구의 중요한 방향이다. 앞으로는 소재의 표면화학, 크기, 구조, 핵산 설계와 면역세포 특이 반응 사이의 인과관계를 더욱 정밀하게 규명함으로써, 질환 맞춤형 면역공학 플랫폼으로 발전할 수 있을 것으로 기대된다.