이 연구실은 성체 해마 신경줄기세포에서 일어나는 오토파지와 세포사멸의 상호작용을 분자 수준에서 규명하는 연구를 수행한다. 특히 정신적 스트레스, 대사 변화, 성장인자 결핍과 같은 조건이 신경줄기세포의 생존, 분화, 신경발생에 어떤 영향을 미치는지에 주목하며, 신경세포 생성 저하가 인지기능 저하와 정신·퇴행성 뇌질환으로 이어지는 경로를 밝히고자 한다. 이는 단순한 세포 사멸 연구를 넘어, 성체 뇌의 가소성과 재생 가능성을 이해하는 핵심 주제에 해당한다. 연구실의 주요 성과는 오토파지 세포사멸이 신경줄기세포 손실의 중요한 기전임을 제시하고, p53, SGK3, AMPK, CK2, caspase-9, p62 등의 분자가 이 과정에서 어떤 보호 또는 촉진 역할을 수행하는지 체계적으로 밝힌 데 있다. 특히 CASP9가 미토콘드리아 항상성 조절을 통해 오토파고좀 성숙에 필수적이라는 결과와, 스트레스 상황에서 p53이 오히려 신경줄기세포를 보호하는 기전은 세포사멸과 오토파지의 고전적 개념을 확장하는 발견이다. 또한 p62 상분리와 소기관 선택적 오토파지 연구는 세포 내 품질관리 체계와 뇌질환의 연결고리를 설명하는 차세대 주제로 이어지고 있다. 이 연구는 우울증, 스트레스성 인지장애, 알츠하이머병 같은 신경계 질환의 병태생리를 새롭게 이해하고, 오토파지 조절 기반 치료 전략을 개발하는 데 중요한 기반을 제공한다. 연구실은 해마 신경발생 유지와 세포 보호를 목표로 신규 항우울제 및 뇌신경계 질환 치료 후보물질을 탐색하고 있으며, 등록 특허를 통해 실제 치료 응용 가능성도 확장하고 있다. 궁극적으로는 신경줄기세포의 생존과 분화 프로그램을 정밀하게 제어하여 손상된 뇌 기능 회복으로 연결하는 translational research를 지향한다.

이 연구실은 중추신경계의 면역세포인 마이크로글리아의 오토파지, 포식작용, 염증 반응을 분자적으로 해석하여 알츠하이머병을 비롯한 퇴행성 뇌질환의 발병 기전을 밝히는 연구를 진행한다. 특히 선천면역 수용체 신호가 마이크로글리아의 항상성을 어떻게 무너뜨리는지, 그리고 이 변화가 아밀로이드 베타 제거능 저하나 과도한 염증성 사이토카인 분비로 어떻게 이어지는지에 초점을 둔다. 이는 신경세포 자체뿐 아니라 뇌 면역환경의 이상이 질환 진행을 주도한다는 현대 뇌과학의 흐름과도 맞닿아 있다. 대표적으로 TLR4 활성화가 PI3K-FOXO3 경로를 통해 마이크로글리아의 오토파지를 억제하고, 결과적으로 LC3-associated phagocytosis와 아밀로이드 베타 제거 능력을 떨어뜨린다는 연구는 높은 주목을 받았다. 또한 Presenilin 2 N141I 돌연변이 모델을 활용해 REV-ERBα의 후성유전학적 억제가 선천면역세포의 과활성화와 인지저하를 유도한다는 사실을 규명함으로써, 알츠하이머병 유전변이와 면역과민성의 연결고리를 제시했다. 이러한 연구는 신경염증을 단순한 2차 현상이 아니라 질환 핵심 원인으로 보는 시각을 강화한다. 연구실은 이러한 기전을 바탕으로 마이크로글리아 기능 회복과 염증 조절을 통한 치료 전략 개발에도 적극적이다. 클로르프로마진을 포함한 신경 염증성 질환 치료 조성물 특허, 알츠하이머 동물모델 개발, 미세아교세포 표적 AAV 공학 연구는 기초 발견을 실제 중개연구로 연결하는 사례다. 향후에는 후성유전 조절, 자가포식 회복, 세포 특이적 유전자 전달을 결합하여 보다 정밀한 퇴행성 뇌질환 치료 플랫폼을 구축하는 것이 중요한 방향이 될 것이다.

이 연구실은 전통적인 분자신경생물학 연구를 넘어, 대사 조절과 교세포 기능, 정밀 전달기술을 융합한 치료 플랫폼 개발에도 관심을 가지고 있다. 시상하부 tanycyte와 같은 비신경세포가 지질대사와 에너지 균형을 조절하는 기전을 분석하고, 뇌질환과 전신 대사질환 사이의 연계를 탐구하는 연구가 그 예다. 이는 뇌를 단순한 정보처리 기관이 아니라 면역·대사 조절의 통합 허브로 보는 관점에서 중요한 의미를 갖는다. 대표 성과로는 TSPO 억제가 tanycyte에서 lipophagy를 유도하여 지질대사를 조절하고 에너지 균형을 개선한다는 발견이 있다. 이 결과는 오토파지가 신경퇴행뿐 아니라 비만, 대사이상, 시상하부 기능조절과도 밀접히 연결되어 있음을 보여준다. 더 나아가 최근에는 목표 지향적 인공지능 AAV 디자인 과제를 통해 치매, 비만, 파킨슨병 등 난치성 신경질환에 적합한 유전자 전달체를 설계하고 있으며, 세포 특이성과 전달 효율을 높인 전임상용 벡터 개발로 확장하고 있다. 또한 줄기세포를 정밀하게 이식하기 위한 자성 구동 마이크로로봇 연구는 이 연구실의 융합적 성격을 잘 보여준다. 신경줄기세포와 중간엽줄기세포를 3차원 배양하고 표적 위치로 운반하는 기술은 재생의학, 신경회로 복원, 국소 치료 전달 분야에서 큰 잠재력을 가진다. 따라서 이 연구 주제는 뇌과학, 생체재료, 로봇, 유전자치료를 연결하는 다학제적 접근으로, 향후 신경퇴행성 질환과 대사성 뇌질환의 맞춤형 치료 기술 개발에 중요한 기반이 될 수 있다.