이 연구 주제는 구강 및 안면부 감각을 담당하는 삼차신경계에서 통증이 어떻게 전달되고 증폭되는지를 신경생리학적으로 규명하는 데 초점을 둔다. 연구실의 논문과 학술발표 기록을 보면 spinal trigeminal nucleus의 여러 아핵, 삼차신경절, 그리고 일차 구심성 입력 경로에서 흥분성 및 억제성 시냅스 전달이 어떻게 조절되는지를 지속적으로 탐구해 왔다. 특히 치과 영역과 밀접한 구강안면통, 삼차신경통, 기계적 이질통 및 통각과민 같은 병적 통증 상태를 이해하기 위해 삼차신경 회로의 기능 변화를 정밀하게 분석하는 것이 핵심이다. 연구 방법론 측면에서는 전기생리학 기반의 시냅스 기능 분석이 중심을 이룬다. 고빈도 자극에 의해 유도되는 장기강화(LTP)와 장기억제(LTD), 흥분성 시냅스후전류, 억제성 전달, 칼슘 신호 변화 등을 통해 통증 관련 회로가 경험 의존적으로 어떻게 재구성되는지를 살핀다. AMPA 수용체 GluR2 소단위, NMDA 수용체, group I metabotropic glutamate receptor, TRPC 채널 등 다양한 분자들이 시냅스 가소성과 통증 민감도 조절에 어떤 역할을 하는지 분석한 연구 성과는 이 연구실의 대표적인 축을 이룬다. 이러한 연구는 단순한 기전 규명에 그치지 않고 치의학 및 통증의학에서 중요한 임상적 함의를 가진다. 임플란트 이상 위치, 신경 손상, 염증, 탈수초화 같은 상황에서 발생하는 만성 구강안면통의 발생 원리를 이해함으로써 보다 표적화된 진통 전략을 설계할 수 있기 때문이다. 결국 이 연구는 구강생리학과 신경과학을 연결하여, 말초 자극이 중추 회로의 장기적 변화로 이어지는 과정을 설명하고 난치성 통증의 새로운 치료 표적을 제시하는 기반 연구로 기능한다.

연구실은 통증 전달에서 핵심적인 역할을 하는 글루탐산성 신호전달 기전을 집중적으로 연구해 왔다. 특히 AMPA 수용체, NMDA 수용체, mGluR1/5와 같은 수용체군이 척수 및 삼차신경계 회로에서 흥분성 전달을 어떻게 변화시키는지 밝히는 데 강점을 보인다. 이러한 수용체는 급성 감각 전달뿐 아니라 만성 통증으로의 이행 과정에서 신경세포의 반응성과 가소성을 결정하는 주요 분자로 간주되며, 연구실은 개별 수용체 소단위와 하위 신호경로의 기능적 의미를 세밀하게 추적해 왔다. 구체적으로는 GluR2 결손 모델에서 Ca2+ 투과성 AMPA 수용체의 증가가 장기강화를 강화하고 장기억제를 약화시키는 현상을 규명하였고, 이는 병적 통증의 지속성과 과민화 이해에 중요한 단서를 제공한다. 또한 mGluR5 활성화에 의해 유도되는 Ca2+ 신호와 삼차신경 시냅스 가소성에서 TRPC 채널이 매개 역할을 한다는 점을 제시함으로써, 수용체와 이온채널이 결합된 복합 신호전달 체계를 설명했다. 더 나아가 PKC, ERK, MAPK 같은 세포내 신호전달 분자가 Fos 발현과 통증 관련 유전자 반응을 어떻게 연결하는지도 다루고 있다. 이 연구 방향은 통증 억제제 개발과 직접 연결된다. 특정 수용체나 채널의 기능을 조절하면 과도한 흥분성 전달을 차단하고 병적 감작을 완화할 수 있기 때문이다. 따라서 이 연구는 기초 신경생리학, 분자약리학, 치의학적 통증 연구를 통합하는 성격을 가지며, 만성통증의 분자 표적 발굴과 정밀 진통제 개발을 위한 핵심 토대를 제공한다.

연구실의 주요 국가연구과제는 유전적 광학 이미징 센서를 이용하여 세포 내 신호전달물질과 막전위 변화를 시각화하고, 이를 기반으로 통증억제 후보물질을 발굴하는 플랫폼 구축에 초점을 둔다. 이는 기존의 단순 생화학적 분석을 넘어 살아 있는 세포 수준에서 통증 관련 신호를 실시간으로 읽어내는 접근으로, 약물 스크리닝의 효율성과 정확성을 동시에 높일 수 있다는 장점이 있다. 연구실은 만성통증의 주요 표적으로 알려진 mGluR5, MAPK, AT2R 관련 경로를 중심으로 후보 화합물을 탐색하고 있다. 방법론적으로는 유전적으로 설계된 형광 또는 광학 센서를 세포에 도입하여 수용체 활성화 이후 나타나는 칼슘 변화, 신호전달물질 증가, 막전위 변동을 정량화한다. 이를 바탕으로 대규모 화합물 라이브러리를 대상으로 스크리닝을 수행하고, 구조 기반 분석 및 펩타이드 설계를 병행하여 효율적인 타깃 조절 물질을 선별한다. 이러한 접근은 전기생리학 중심의 전통적 통증 연구와 첨단 이미징 및 스크리닝 기술을 결합한다는 점에서 연구실의 응용 연구 역량을 잘 보여준다. 이 연구는 향후 구강안면통과 신경병증성 통증의 맞춤형 치료제 개발에 매우 유용하다. 특히 기존 진통제가 효과가 제한적이거나 부작용 문제가 큰 만성통증 환자에게 새로운 작용기전을 가진 후보물질을 제시할 가능성이 있다. 또한 신호전달 경로를 직접 관찰하는 플랫폼은 약효 검증, 독성 평가, 작용기전 분석까지 연결될 수 있어, 기초 발견에서 전임상 단계로 이어지는 중개연구 기반으로서 가치가 크다.