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.

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.