이 연구 주제는 트랜스글루타미나아제 2(TG2)를 중심으로 암, 심혈관계 이상, 단백질 기능 조절 등 다양한 질환에서 나타나는 분자생화학적 기전을 규명하는 데 초점을 둔다. 연구실의 대표 논문들은 위암에서 TG2 유전자 증폭이 종양 촉진성 염증과 대식세포 유입을 강화하고, 종양미세환경 재편성과 예후 악화에 연결된다는 점을 보여준다. 또한 고혈압성 심근세포에서는 TG2의 S-니트로실화가 지방산 대사 기반 수축 기능을 저해하여 심기능 이상에 기여할 수 있음을 제시하였다. 이 분야의 연구는 효소 활성 조절, 단백질 상호작용, 산화환원 상태 변화, 염증성 신호전달, 대사 재편성 등을 통합적으로 분석하는 방식으로 수행된다. 연구실은 TG2가 단순한 효소를 넘어 세포 생존, 에너지 대사, 염증 신호, 세포 외 환경 변화까지 조절하는 다기능 분자라는 점에 주목한다. 특히 GST 태그 단백질의 교차결합 현상을 규명한 연구는 실험기술의 신뢰성을 높이는 방법론적 기여도 포함하고 있어, 기초생화학과 응용생명과학을 함께 연결하는 특징을 가진다. 이러한 연구는 질환의 새로운 치료 표적 발굴로 이어질 가능성이 크다. TG2와 관련된 산화환원 조절, 염증성 화학주성 인자 분비, 단백질 변형 경로를 정밀하게 이해하면 위암, 심혈관 질환, 퇴행성 질환 등에서 표적치료 전략을 설계할 수 있다. 더 나아가 효소 기능을 조절하는 저분자 화합물, 천연물, 조합요법 개발로 확장될 수 있어 혁신신약 개발의 분자적 기반을 제공하는 핵심 연구 축이라 할 수 있다.

연구실은 글루타치온(GSH) 다이내믹스를 살아있는 세포에서 실시간으로 추적하고, 이를 통해 세포노화와 항산화 항상성의 분자 원리를 밝히는 연구를 활발히 수행하고 있다. 관련 특허인 실시간 티올 이미징 센서는 세포 내 환원 상태를 정량적으로 모니터링할 수 있는 핵심 기반기술이며, 이를 바탕으로 노화세포의 이질성, 산화스트레스 반응, 생존 및 사멸 결정 과정을 정밀하게 분석하고 있다. 최근 수행 중인 과제에서도 CRISPR/Cas9 라이브러리와 결합해 노화세포 내 글루타치온 조절인자를 체계적으로 발굴하고 있다. 이 연구의 중요한 특징은 단순히 항산화 수준을 측정하는 데 그치지 않고, 글루타치온의 시간적 변화와 세포군 간 이질성을 기능적으로 해석한다는 점이다. 연구실은 GSH 변동성이 줄기세포 치료 효능, 페롭토시스 감수성, SASP 형성, 세포노화 유도 및 제거 전략과 어떻게 연결되는지를 규명하고 있다. 발표 및 논문 성과를 보면 중간엽줄기세포의 치료역량, 노화 유도 모델에서의 세노리틱 활성, 산화환원 신호 경로인 CREB1-NRF2 축의 역할 등으로 연구 범위를 확장하고 있다. 이 연구는 노화 관련 질환 치료제 개발 측면에서 매우 높은 파급력을 가진다. 노화세포만 선택적으로 제거하거나 기능을 재프로그래밍하는 세노테라퓨틱스 개발에는 산화환원 상태에 대한 정밀한 이해가 필수적이며, 연구실의 실시간 모니터링 기술은 이러한 맞춤형 표적 발굴에 직접적으로 기여한다. 향후에는 노화, 암, 대사질환, 조직재생 분야를 연결하는 플랫폼 기술로 발전할 가능성이 높으며, 바이오센서 기반 정밀약학 연구의 중요한 사례로 평가될 수 있다.

이 연구 주제는 방광암과 위암을 비롯한 난치성 암에서 분자 네트워크를 해석하고, 이를 기반으로 새로운 표적치료 조합을 제안하는 데 중점을 둔다. 대표적으로 방광암 연구에서는 CDK1/TFCP2L1/ID2 연쇄 경로가 암세포의 줄기성, 증식, 침습성 조절에 핵심적이라는 점을 입증하였고, CDK1 억제제와 ID2 활성화 물질의 병용이 전임상 모델에서 종양 성장을 효과적으로 억제함을 보였다. 이는 분자유전체의학 관점에서 특정 네트워크 취약성을 겨냥한 정밀치료 전략의 가능성을 보여준다. 연구실의 접근법은 유전자 발현, 단백질 인산화, 전사조절, 세포사멸, 줄기성 유지, 약물저항성 등 암의 핵심 생물학을 다층적으로 연결한다는 점에서 강점이 있다. 위암에서 TGM2 증폭과 예후 악화의 연관성을 밝힌 연구, 방광암에서 GPX4 억제를 통한 시스플라틴 저항성 완화 가능성을 제시한 학술발표 등은 분자표지자 발굴과 치료 표적 검증을 함께 수행하는 연구실의 방향성을 잘 보여준다. 즉, 암세포 내부 신호뿐 아니라 종양미세환경, 산화환원 항상성, 치료 반응성까지 포괄하는 통합적 암 연구를 수행하고 있다. 이러한 연구는 궁극적으로 환자 맞춤형 정밀의료로 이어질 수 있다. 특정 분자축이 활성화된 환자군을 선별하고, 이에 적합한 억제제·활성제·천연물 유래 후보물질을 조합하는 전략은 기존 치료의 한계를 넘어서는 새로운 약물개발 패러다임이 된다. 분자생화학과 분자유전체의학을 기반으로 한 이 연구 축은 진단 바이오마커, 예후 예측 인자, 병용치료 플랫폼 개발까지 확장될 수 있어 연구실의 핵심 정체성을 구성하는 중요한 분야이다.

연구실은 제주 지역의 아열대 생물자원과 해양바이오매스를 활용해 바이오헬스 소재, 혁신신약 후보, 기능성 화장품 원료를 개발하는 응용연구도 적극적으로 수행하고 있다. 다수의 국가과제에서 제주 천연자원 유래 추출물, 해양생물 유래 엑소좀, 피부 미백 및 보호 소재, 항염증·항노화 활성 물질의 효능을 검증하고 있으며, 이를 산업화 가능한 형태로 연결하는 데 집중하고 있다. 이는 지역자원 기반 바이오산업과 분자약학 연구를 결합한 매우 실용적인 연구 방향이다. 세부적으로는 세노리틱 활성 추출물 탐색, 멜라닌 생성 억제 기전 분석, 피부진단 알고리즘과 연계한 맞춤형 화장품 개발, 천연물의 안전성 및 효능 평가 등이 포함된다. 학술대회 발표에서 올리유로페인에 의한 멜라노제네시스 억제, 제주 천연물의 세포노화 억제 및 세노리틱 효과, 자연물 데이터베이스를 활용한 신약 개발 전략 등이 확인되며, 기초기전 연구와 제품화 연구를 유기적으로 연결하고 있음을 보여준다. 특히 약학, 생화학, 화장품과학, 바이오소재 연구가 융합된 형태라는 점이 특징적이다. 이 연구는 지역 특화 자원의 고부가가치화와 동시에 예방·치료·뷰티케어를 아우르는 확장성을 가진다. 제주 생물자원의 성분 규명과 기전 검증을 통해 기능성 원료를 표준화하면, 천연물 기반 의약품과 코스메슈티컬 개발 모두에 활용할 수 있다. 또한 산업체 협력과 플랫폼 구축 경험이 풍부하여 실제 시제품 개발, GMP 기반 생산, 안전성 평가까지 연계 가능한 점에서 산학협력형 연구실로서의 경쟁력이 매우 높다.