강혜진 연구실의 핵심 축 가운데 하나는 G 단백질 연결 수용체(GPCR)를 중심으로 한 분자약리학 연구이다. 이 연구는 세포 표면 수용체가 외부 신호를 어떻게 인지하고, 어떤 구조적 변화와 세포내 신호전달을 통해 생리적 반응을 유도하는지를 정밀하게 규명하는 데 목적이 있다. 특히 멜라토닌 수용체, 가려움 관련 수용체, 고아 GPCR 등 질환 연관성이 높지만 약리학적으로 충분히 개척되지 않은 표적에 집중하여 새로운 작용제와 길항제, 편향성 리간드를 발굴하려는 방향성이 뚜렷하다. 연구실은 구조생물학, 계산생물학, 분자세포생물학, 약리학적 기능 분석을 통합하는 접근을 활용한다. Nature에 게재된 멜라토닌 수용체 리간드 가상 발굴 연구는 대규모 in silico 스크리닝과 수용체 결합 예측을 통해 생체 리듬 조절에 활용 가능한 후보물질을 찾아낸 대표 사례다. 또한 사람의 itch GPCR에 대한 구조·기능·약리 연구를 통해 수용체 수준에서 가려움 신호가 어떻게 유도되는지 체계적으로 정리하며, 기존 치료제가 다루지 못한 비히스타민성 경로의 약물표적 가능성을 넓히고 있다. 이러한 연구는 단순한 수용체 기전 규명에 그치지 않고 실제 치료제 개발로 연결될 가능성이 높다. GPCR은 이미 임상적으로 가장 중요한 약물표적군 중 하나이기 때문에, 선택성이 높은 신규 리간드와 정밀한 신호조절 전략을 확보하면 소양증, 통증, 수면·일주기 리듬 이상, 생식 관련 질환 등 다양한 적응증으로 확장할 수 있다. 연구실은 차세대 스크리닝 플랫폼과 수용체 선택성 설계를 결합해, 기초 분자약리학을 질환 맞춤형 약물개발로 전환하는 연구를 수행하고 있다.

연구실의 또 다른 대표 분야는 화학유전학(chemogenetics)을 이용해 특정 세포 유형의 신호전달과 신경활동을 정밀하게 조절하는 플랫폼 개발이다. 화학유전학은 유전적으로 설계된 수용체와 외부에서 투여하는 선택적 리간드를 조합하여, 원하는 세포에서만 특정 신호를 켜거나 끌 수 있도록 만드는 기술이다. 이는 복잡한 생체계, 특히 뇌와 말초신경계에서 세포 특이적 기능을 분리해 이해하는 데 매우 강력한 도구이며, 통증·가려움·행동·생리조절 연구에 널리 응용될 수 있다. 강혜진 교수는 Nature Reviews Methods Primers에 화학유전학의 원리와 활용을 정리한 논문을 발표했으며, Cell에는 말초 제한형 화학유전학 시스템의 구조 기반 설계 연구를 발표하였다. 이는 기존 화학유전학 도구가 갖는 비특이성, 뇌-말초 분리의 한계, 약물의 체내 분포 문제를 개선하려는 시도로 해석된다. 특히 말초 조직에서만 선택적으로 작동하는 시스템을 설계하면, 중추신경계 부작용을 최소화하면서 말초 감각신경이나 면역세포, 특정 장기 조직의 기능을 보다 정밀하게 제어할 수 있다. 이 플랫폼은 기전 연구 도구이면서 동시에 치료 전략의 프로토타입이라는 점에서 중요하다. 연구실이 수행 중인 통증 기전 연구 및 새로운 화학유전학 플랫폼 개발 과제는 만성 통증의 세포·회로 수준 메커니즘을 해부하고, 향후 약물적 개입이 가능한 신호축을 도출하는 데 초점을 둔다. 결국 화학유전학은 단순한 실험기술을 넘어, 질환 특이적 세포신호 조절이라는 차세대 정밀의학적 개념을 구현하는 기반 기술로 자리매김하고 있다.

강혜진 연구실은 난치성 소양증과 만성 통증처럼 삶의 질에 큰 영향을 주지만 기존 치료의 한계가 뚜렷한 질환 영역에서 새로운 치료표적을 찾는 translational research를 수행한다. 특히 항히스타민제로 잘 조절되지 않는 비히스타민성 가려움은 아토피 피부염, 담즙정체성 가려움증 등 다양한 질환에서 중요한 문제이며, 기존 약물로는 충분한 효과를 보기 어렵다. 연구실은 이러한 임상적 미충족 수요를 해결하기 위해 가려움과 통증을 매개하는 GPCR 신호축에 주목하고 있다. 진행 중인 연구과제들을 보면 MRGPRX2, MRGPRX4, MRGPRX1, MRGPRXD 등 감각 및 면역 관련 수용체를 대상으로 하는 차세대 스크리닝 플랫폼 구축이 중심에 있다. 이는 단순히 후보물질을 나열하는 수준이 아니라, 어떤 수용체가 어떤 유형의 가려움 또는 통증을 유발하는지 기능적으로 분해하고, 수용체별 선택적 리간드를 찾아내는 전략이다. 가려움 GPCR의 구조·기능·약리 연구 성과는 이러한 플랫폼 개발의 과학적 기반을 제공하며, 특정 경로만 차단하거나 조절하는 정밀 치료제 개발 가능성을 높인다. 이 연구의 의의는 증상 완화에 그치지 않고 병태생리의 근본 신호전달 기전을 겨냥한다는 점이다. 만성 통증과 난치성 소양증은 신경계, 면역계, 상피조직이 복합적으로 상호작용하는 질환이기 때문에 부작용이 적고 표적 선택성이 높은 약물 설계가 필수적이다. 연구실은 분자수준의 수용체 약리학과 질환모델 기반 검증을 연결하여, 향후 피부질환·간질환 연관 소양증·신경병증성 통증 등으로 확장 가능한 차세대 치료제 발굴 기반을 구축하고 있다.