이상훈 연구실
융합공학과
이상훈
이상훈 연구실은 신경생화학을 중심으로 신경줄기세포, 도파민 신경세포, 그리고 다양한 뇌 교세포의 발생 및 분화, 그리고 이들의 기능적 특성에 대한 연구를 선도적으로 수행하고 있습니다. 특히 파킨슨병, 알츠하이머병 등 신경퇴행성 질환의 병태생리와 치료법 개발에 집중하고 있으며, 이를 위해 인간 줄기세포 및 3차원 뇌 오가노이드 모델을 적극적으로 활용하고 있습니다.
연구실은 도파민 신경세포의 분화와 성숙을 조절하는 핵심 전사인자(Nurr1, Foxa2 등)와 후성유전학적 메커니즘(DNA 메틸화, 히스톤 변형 등)에 대한 심층 연구를 통해, 세포치료제의 효율성과 안전성을 높이는 다양한 기술을 개발해왔습니다. 또한, 비타민 C, LIN28A, SGK1 저해제 등 다양한 분자적 조절 인자를 적용하여 신경줄기세포의 치료적 잠재력을 극대화하는 전략을 제시하고 있습니다.
최근에는 인간 만능줄기세포로부터 뉴런, 성상세포, 희소돌기교세포, 미세아교세포 등 다양한 뇌세포를 대량으로 분화시키는 기술과, 이를 3D 오가노이드에 적용하여 인간 뇌의 조직 구조와 세포 간 상호작용을 재현하는 플랫폼을 구축하였습니다. 이로써 기존 동물모델의 한계를 극복하고, 인간 특이적 신경질환의 병리기전 연구 및 신약 개발, 약물 스크리닝에 혁신적인 기여를 하고 있습니다.
연구실은 또한 뇌혈관장벽(BBB) 및 장-뇌축(gut-brain axis) 등 복합적인 뇌 환경을 모사하는 차세대 오가노이드 플랫폼을 개발하고 있으며, 이를 통해 신경질환의 새로운 치료 타겟 발굴과 맞춤형 치료 전략 수립에 앞장서고 있습니다. 다양한 정부 및 범부처 연구과제를 수행하며, 국내외 학술상 수상과 특허 출원 등 활발한 연구성과를 내고 있습니다.
이상훈 연구실은 신경생화학, 줄기세포 생물학, 후성유전학, 오가노이드 공학 등 다양한 융합 연구를 통해, 미래 뇌질환 정밀의학 및 세포치료제 개발의 중심 연구실로 자리매김하고 있습니다. 환자 맞춤형 치료와 신약 개발을 위한 혁신적 플랫폼 기술을 지속적으로 확립해 나가고 있습니다.
신경생화학 및 중뇌 도파민 신경세포 연구
이상훈 연구실은 신경생화학을 기반으로 중뇌 도파민 신경세포의 발생, 분화, 생존 및 기능 유지에 관한 심층적인 연구를 수행하고 있습니다. 특히, 파킨슨병과 같은 신경퇴행성 질환에서 도파민 신경세포의 소실이 어떻게 일어나는지, 그리고 이를 극복하기 위한 세포치료 및 유전자치료 전략을 개발하는 데 주력하고 있습니다. 다양한 동물모델과 인간 줄기세포 유래 오가노이드 시스템을 활용하여, 도파민 신경세포의 분화와 유지에 관여하는 핵심 전사인자(Nurr1, Foxa2 등)와 신호전달 경로를 규명하고 있습니다.
연구실에서는 도파민 신경세포의 분화 효율을 높이기 위한 다양한 방법론을 개발하였으며, 비타민 C, LIN28A, SGK1 저해제 등 다양한 분자적 조절 인자를 적용하여 신경줄기세포의 치료적 잠재력을 극대화하고 있습니다. 또한, 도파민 신경세포의 성숙과 기능 유지에 필수적인 후성유전학적 조절 메커니즘(예: DNA 메틸화, 히스톤 변형 등)에 대한 연구도 활발히 이루어지고 있습니다.
이러한 연구를 통해 파킨슨병 등 신경퇴행성 질환의 병태생리 이해를 심화시키고, 실제 임상 적용이 가능한 세포치료제 개발에 기여하고 있습니다. 궁극적으로는 환자 맞춤형 치료와 신약 개발을 위한 플랫폼 기술을 확립하는 것을 목표로 하고 있습니다.
인간 줄기세포 및 3D 뇌 오가노이드 기반 신경질환 모델링
연구실은 인간 만능줄기세포(hESC, hiPSC)로부터 다양한 신경세포(뉴런, 성상세포, 희소돌기교세포, 미세아교세포 등)를 분화시키는 기술을 개발하고, 이를 3차원 뇌 오가노이드 모델에 적용하여 인간 뇌의 조직 구조와 세포 간 상호작용을 재현하는 데 성공하였습니다. 이러한 오가노이드 기반 모델은 기존의 동물모델이 가지는 한계를 극복하고, 인간 특이적 신경질환의 병리기전 연구 및 약물 스크리닝에 매우 유용하게 활용되고 있습니다.
특히, 연구실은 미세교세포와 희소돌기교세포 등 뇌의 다양한 교세포를 대량으로 확보할 수 있는 분화 프로토콜을 개발하였으며, 이를 통해 알츠하이머병, 파킨슨병 등 다양한 신경퇴행성 질환의 병태생리와 치료기전을 심도 있게 분석하고 있습니다. 또한, 뇌혈관장벽(BBB) 및 장-뇌축(gut-brain axis) 등 복합적인 뇌 환경을 모사하는 플랫폼 구축에도 앞장서고 있습니다.
이러한 첨단 3D 오가노이드 기술은 환자 맞춤형 질환 모델링, 신약 후보물질의 효능 및 독성 평가, 그리고 차세대 세포치료제 개발 등 다양한 분야에 적용될 수 있으며, 미래 뇌질환 정밀의학의 핵심 기반이 되고 있습니다.
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JMJD3 deficiency disturbs dopamine biosynthesis in midbrain and aggravates chronic inflammatory pain
이상훈
ACTA NEUROPATHOLOGICA COMMUNICATIONS, 2024
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Autophagy controls neuronal differentiation by regulating the WNT-DVL signaling pathway
이상훈
AUTOPHAGY, 2024
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Preparation of human astrocytes with potent therapeutic functions from human pluripotent stem cells using ventral midbrain patterning
이상훈
JOURNAL OF ADVANCED RESEARCH, 2024
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뇌염증 및 알파시누클린 병적 뇌조직 환경 개선을 통한 파킨슨 병 세포 치료법 최적화
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뇌 오르가노이드의 한계를 극복하고 뇌혈관장벽 (BBB)을 포함하는 인간 뇌 모델 및 장-뇌축 (gut-brain axis) 플랫폼 구축 연구
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사람 시상하부 줄기세포 및 엑소좀을 이용한 항노화 기술 개발