동아대학교
의과대학(기초교실)
박환태
동아대학교 분자신경과학 연구실은 말초신경계의 미엘린화 및 탈미엘린화 과정의 분자적 기전 규명과 이를 기반으로 한 신경질환 치료 전략 개발에 중점을 두고 있습니다. 연구실은 슈반세포와 축삭 간의 상호작용, 미엘린 형성 및 재생에 관여하는 다양한 신호전달 경로(NRG1, Gab1, Gab2 등)를 심층적으로 분석하여, 샤르코-마리-투스병 등 유전성 및 후천성 말초신경 질환의 병태생리학적 원인을 밝히고 있습니다.
특히, 신경 손상 후 미엘린 재생과정에서 슈반세포의 역할과, Gab1/2 단백질이 미엘린 유전자 발현과 전사인자 조절에 미치는 영향을 다양한 유전자 조작 동물모델과 분자생물학적 기법을 통해 연구하고 있습니다. 이러한 연구는 미엘린화 장애 질환의 새로운 치료 표적을 제시하며, 실제로 연구실은 미엘린화 및 재생에 관여하는 새로운 분자 표적을 기반으로 한 치료제 개발 및 임상 적용 가능성도 모색하고 있습니다.
또한, 연구실은 말초신경 손상 및 다양한 신경병증에서 나타나는 탈미엘린화 현상의 분자적 기전을 규명하고, 슈반세포의 오토파지, 리소좀, 액틴 중합 등 세포내 기전이 미엘린 제거에 어떻게 관여하는지 밝히고 있습니다. '탈미엘린화 슈반세포'라는 새로운 개념을 도입하여, 슈반세포가 스스로 생성한 미엘린을 신속하게 제거하는 세포형태적 변화를 강조하고 있으며, 이러한 연구는 월러 변성, 염증성 및 유전성 신경병증 등 다양한 질환 모델에서 검증되고 있습니다.
연구실은 슈반세포의 전사체 분석을 통해 질환 특이적 변화가 반영된 혈청 바이오마커를 발굴하고, 실제 환자 혈청 및 동물모델을 활용하여 바이오마커의 임상적 유효성을 검증하고 있습니다. 일부 바이오마커는 국제 특허를 획득하였으며, 조기 진단 및 예후 예측, 맞춤형 치료 전략 수립에 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다.
이 외에도 연구실은 신경계의 다양한 생리 및 병리적 현상, 신경재생, 신경세포 사멸, 신호전달 네트워크 등 광범위한 분자신경생물학 연구를 수행하고 있습니다. 이러한 연구 성과는 국내외 학술지 및 특허, 임상적 응용으로 이어지며, 궁극적으로는 신경계 질환 환자들의 삶의 질 향상에 기여하는 것을 목표로 하고 있습니다.
말초신경 미엘린화 및 재생의 분자기전 연구
본 연구실은 말초신경계에서 미엘린(수초)의 형성과 재생 과정에 관여하는 분자적 메커니즘을 심도 있게 연구하고 있습니다. 미엘린은 신경 신호의 빠른 전달을 가능하게 하는 필수적인 구조로, 슈반세포가 축삭을 감싸면서 형성됩니다. 유전적 요인이나 후천적 손상에 의해 미엘린이 비정상적으로 형성되거나 손상될 경우, 샤르코-마리-투스병과 같은 말초신경 질환이 발생할 수 있습니다. 연구실은 이러한 질환의 병태생리학적 원인을 규명하고, 미엘린화에 관여하는 신호전달 경로, 특히 NRG1(Neuregulin-1)과 Gab1, Gab2 단백질의 역할을 집중적으로 분석합니다.
최근에는 Gab1 유전자의 조건부 결손 생쥐 모델을 이용하여, NRG1 신호전달이 말초신경 미엘린화 및 재생에 미치는 영향을 규명하였으며, Gab1이 미엘린 유전자 발현을 조절하는 전사인자와의 상호작용에서 핵심적 역할을 한다는 사실을 밝혀냈습니다. 또한, 신경 손상 후 재생 과정에서 Gab1과 Gab2의 기능적 차이와 이들이 슈반세포의 분화, 증식, 이동에 미치는 영향도 연구하고 있습니다. 이를 위해 조직 특이적 유전자 결손, 1차 슈반세포 배양, 마이크로어레이, 프로모터 분석 등 다양한 분자생물학적 기법을 활용합니다.
이러한 연구는 미엘린 관련 질환의 치료 전략 개발에 중요한 기초 자료를 제공하며, 실제로 연구실은 미엘린화 및 재생 과정에서 발견된 새로운 분자 표적을 기반으로 한 치료제 개발 및 임상 적용 가능성을 모색하고 있습니다. 궁극적으로는 말초신경 질환 환자들의 삶의 질 향상에 기여하는 것을 목표로 하고 있습니다.
탈미엘린화 및 슈반세포 기반 바이오마커 개발
연구실은 말초신경 손상 및 다양한 신경병증에서 나타나는 탈미엘린화(demyelination) 현상의 분자적 기전을 규명하고, 이를 기반으로 한 진단 및 예후 예측 바이오마커 개발에 주력하고 있습니다. 슈반세포는 말초신경의 유일한 신경교세포로, 축삭 손상 시 빠르게 반응하여 미엘린을 분해하고 제거하는 역할을 합니다. 연구실은 슈반세포의 액틴 중합, 리소좀 및 프로테아좀 활성, 오토파지(autophagy) 등 다양한 세포내 기전이 탈미엘린화 과정에서 어떻게 작동하는지 밝혀내고 있습니다.
특히, 슈반세포의 오토파지 활성 조절이 월러 변성(Wallerian degeneration) 및 염증성 탈미엘린성 신경병증에서 미엘린 제거에 중요한 역할을 한다는 점을 규명하였으며, '탈미엘린화 슈반세포(Demyelinating Schwann cell)'라는 새로운 개념을 도입하여, 슈반세포가 스스로 생성한 미엘린을 신속하게 제거하는 세포형태적 변화를 강조하였습니다. 이러한 기초 연구를 바탕으로, 슈반세포의 전사체 분석을 통해 질환 특이적 변화가 반영된 혈청 바이오마커 후보군을 발굴하였고, 실제로 일부 바이오마커는 국제 특허를 획득하였으며 임상 적용을 위한 연구도 진행 중입니다.
연구실은 환자 혈청, sural nerve 생검, 다양한 동물모델(염증성 및 유전성 신경병증 모델 등)을 활용하여 바이오마커의 유효성과 특이성을 검증하고 있습니다. 이러한 연구는 말초신경병증의 조기 진단, 예후 예측, 맞춤형 치료 전략 수립에 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다.
1
Targeting SARM1 improves autophagic stress-induced axonal neuropathy.
Kim HR, Lee HJ, Jeon Y, Jang SY, Shin YK, Yun JH, Park HJ, Koh H, Lee KE, Shin JE, Park HT
Autophagy, 2024
2
Adaptive autophagy reprogramming in Schwann cells during peripheral demyelination.
Jo YR, Oh Y, Kim YH, Shin YK, Kim HR, Go H, Shin JK, Park HJ, Koh HJ, Kim JK, Shin JE, Lee KE, Park HT
Cell Mol Life Sci, 2023
3
Regulation of the V-ATPase subunit ATP6V0D2 and its role in demyelination after peripheral nerve injury
Shin YK, Jo YR, Lee SH, Park HT, Shin JE
Biochem Biophys Res Commun, 2023
2
[2차년도]샤콧마리투스병 2B 생쥐모델에서 감각신경병증 발병기전연구를 통한 치료개념 정립
3
[1차년도]샤콧마리투스병 2B 생쥐모델에서 감각신경병증 발병기전연구를 통한 치료개념 정립
