본 연구실은 질량분석법을 중심으로 한 첨단 기기분석화학 분야에서 세계적인 연구를 선도하고 있습니다. 질량분석기(예: Ion Trap MS, Time of Flight MS, Triple Quadrupole MS, Orbitrap 등)와 같은 다양한 분석 장비를 활용하여, 분석 대상 시스템에 최적화된 분석법을 개발하고 있습니다. 기존의 질량분석이 단순히 질량 측정에 국한되었던 한계를 극복하기 위해, 이온 이동도 분석(ion mobility spectrometry), 2D-IR, 마이크로플루이딕스(microfluidics) 등 다양한 첨단 분석기술을 융합하여, 첨단 재료, 고분자, 약물, 생체분자 등 다양한 시료에 대한 정밀 분석을 수행합니다. 이러한 연구는 분석화학의 근본적인 한계를 극복하고, 새로운 분석법의 개발을 통해 다양한 화학적 난제 해결에 기여하고 있습니다. 특히, 단순히 장비를 사용하는 수준을 넘어, 새로운 분석 장비와 분석법 자체를 개발함으로써, 현장에서 요구되는 세계적인 분석 능력을 갖추고 있습니다. 이를 통해, 어떠한 화학적 문제가 주어지더라도 해결할 수 있는 전략적 사고와 실질적인 문제 해결 능력을 배양하고 있습니다. 이 연구는 기초과학의 발전뿐만 아니라, 의약, 환경, 재료 등 다양한 응용 분야에서의 혁신적인 분석 솔루션을 제공함으로써, 사회 전반에 걸쳐 실질적인 영향을 미치고 있습니다. 또한, 단일세포 분석, 3D 오가노이드 분석 등 차세대 분석기술 개발을 통해, 정밀의료 및 맞춤형 치료 등 미래 융합과학의 핵심 기반을 마련하고 있습니다.

퇴행성 신경질환(알츠하이머, 파킨슨병 등)은 아직까지 근본적인 치료법이 없는 난치성 질환으로, 사회적 비용이 매년 증가하고 있습니다. 본 연구실은 이러한 질환의 발병과 밀접하게 연관된 아밀로이드성 단백질의 비정상적 응집 현상과 신경세포 사멸 기작을 분자 수준에서 규명하고, 이를 제어하기 위한 치료 기반 기술을 개발하고 있습니다. 아밀로이드-베타, 타우, 알파-시누클린 등 비정형 단백질의 구조 동역학, 응집 기작, 그리고 세포 내외에서의 응집체 형성 및 독성 기작을 첨단 분석기술을 통해 심층적으로 연구합니다. 특히, 소수성 작용과 수소결합, 단량체-다량체 전이 과정에서의 에너지 장벽 등 단백질 응집의 분자적 원리를 규명하고, 이를 바탕으로 효과적인 응집 저해제 및 섬유화 제어법을 개발합니다. 2D-IR, SAXS, 질량분석 기반 단백질 구조 분석 등 다양한 첨단 기법을 활용하여, 응집체의 형태, 독성, 세포 내 유입 및 사멸 경로를 정밀하게 관찰하고 있습니다. 또한, 단백질 변이체 및 소분자 저해제 개발을 통해, 실제 치료제로의 응용 가능성도 적극적으로 모색하고 있습니다. 이러한 연구는 퇴행성 신경질환의 병인 분석과 맞춤형 치료법 개발에 중요한 기초 지식을 제공하며, 신경질환 환자들의 삶의 질 향상과 사회적 부담 경감에 기여할 것으로 기대됩니다. 더 나아가, 단백질 응집 현상의 근본 원리를 밝힘으로써, 다양한 단백질 기반 질환의 예방 및 치료 전략 수립에 새로운 패러다임을 제시하고 있습니다.

소아청소년 암질환, 특히 신경모세포종과 같은 소아 고형암은 성인암과는 전혀 다른 발병기작, 치료법, 예후를 보이지만, 연구 및 임상적 관심에서 소외되어 왔습니다. 본 연구실은 환아의 종양조직에서 유래한 3차원 오가노이드 모델을 개발하여, 실제 환자 맞춤형 항암제 스크리닝 및 약물 반응성 평가를 수행하고 있습니다. 이를 통해, 기존의 2D 세포배양 한계를 극복하고, 실제 생체 내 환경을 모사한 정밀한 약물 효능 및 독성 평가가 가능합니다. 질량분석 기반 유전단백체 분석법, 약동학/약력학(Pharmacokinetics/Pharmacodynamics) 분석 플랫폼 등 첨단 분석기술을 융합하여, 환아 개개인에 최적화된 항암제 조합 및 용량을 제시할 수 있는 맞춤형 치료 기반기술을 개발하고 있습니다. 또한, 3차원 세포배양 및 바이오프린팅 기술을 활용하여, 종양의 미세환경, 면역반응, 약물 저항성 등 다양한 생물학적 현상을 정밀하게 분석합니다. 이 연구는 소아암 환아의 치료 효과를 극대화하고 부작용을 최소화하는 데 기여할 뿐만 아니라, 희귀암 및 난치성 암에 대한 새로운 치료 전략 개발에도 중요한 역할을 하고 있습니다. 더불어, 단일세포 분석, 오가노이드 기반 정밀의료 등 차세대 암 연구의 패러다임을 선도하며, 실제 임상 현장과의 연계를 통해 사회적 약자 계층의 건강 증진에 실질적으로 기여하고 있습니다.