류종석 연구실의 핵심 연구 주제 중 하나는 프리온 질환에서 정상 프리온 단백질(PrPC)이 병원성 형태(PrPSc)로 전환되는 분자기전을 규명하고, 이 과정을 제어할 수 있는 생화학적 원리를 밝히는 것이다. 연구실은 프리온 단백질의 구조 변화, 응집, 전파 과정이 어떤 세포 내외 환경과 보조 인자에 의해 촉진 또는 억제되는지를 집중적으로 분석하며, 질환의 근본 병인을 이해하는 데 초점을 둔다. 이는 치명적이고 치료법이 제한적인 전염성 해면상 뇌질환의 기초 이해뿐 아니라, 단백질 미스폴딩 전반에 대한 보편적 지식을 제공한다. 특히 이 연구실은 플라스민, 플라스미노겐, Serpinf2 유전자 산물인 α2AP와 같은 단백질 분해·조절 인자들이 프리온 증식에 어떤 영향을 미치는지 체계적으로 연구해 왔다. 관련 논문과 프로젝트에서는 플라스민 활성 조절, PrPC 절단, 프리온 전환 촉진 또는 억제 메커니즘을 세포 및 동물모델 수준에서 검증하고 있으며, 프리온 단백질의 특정 서열이나 신호서열 변형이 발현량, 세포내 위치, 감수성에 미치는 영향도 다루고 있다. 이러한 접근은 단순한 현상 관찰을 넘어, 프리온 전파의 조절축을 발굴하는 기전 중심 연구라는 점에서 의미가 크다. 이 연구는 프리온 질환뿐 아니라 알츠하이머병, 헌팅턴병 등 다른 퇴행성 뇌질환의 공통 병리인 단백질 응집과 독성 축적을 이해하는 데도 확장성을 가진다. 프리온성 전파, 응집체 형성, 단백질 품질관리 실패라는 개념은 다양한 신경퇴행성 질환과 연결되므로, 연구실의 성과는 질병 간 경계를 넘는 플랫폼 지식으로 발전할 가능성이 높다. 장기적으로는 질환 감수성 예측, 병원성 단백질 생성 억제, 새로운 바이오마커 탐색으로 이어질 수 있는 기반 연구로 평가할 수 있다.

연구실의 또 다른 대표 연구 축은 프리온 질환과 단백질응집성 퇴행성 질환을 표적으로 하는 치료제 후보 물질 발굴 및 약학 조성물 개발이다. 연구실은 양전하 고분자, poly-L-lysine, poly-L-arginine, DNMT 저해제 계열 화합물, 아스피린, 식물 유래 추출물과 활성 성분 등 다양한 종류의 후보 물질을 탐색해 왔으며, 이들이 프리온 단백질의 변형, 응집, 축적, 감염 확산에 미치는 영향을 실험적으로 검증하고 있다. 논문과 특허를 통해 축적된 결과는 기초 기전 연구를 실제 치료 전략으로 연결하려는 연구실의 강한 응용 지향성을 보여준다. 이 과정에서 연구실은 세포 기반 감염 모델, 동물모델, 재조합 단백질 기반 응집 분석, 독성 평가를 결합하여 후보 물질의 효능과 안전성을 함께 검토한다. 예를 들어 저독성 가지형 폴리아민, poly-L-lysine, DNMT 억제 화합물 SGI-1027, 아스피린의 항프리온 효과에 대한 연구는 각각 다른 표적과 메커니즘을 통해 PrPSc 생성 억제를 시도한 사례들이다. 또한 아출 유래 추출물 및 퓨라노다이에논을 포함하는 특허는 천연물 기반 치료제 개발 가능성을 보여주며, 프리온 질환뿐 아니라 아밀로이드 베타 응집 억제 등 broader한 신경퇴행성 질환 적용 가능성도 시사한다. 이러한 연구는 약학, 생화학, 분자생물학, 독성학이 결합된 형태로 진행되며, 후보 물질을 실험실 수준의 리드 화합물에서 실제 전임상 개발 가능성이 있는 자원으로 발전시키는 데 의의가 있다. 특히 특허 등록과 산학협력 활동은 연구 성과의 기술사업화 잠재력을 뒷받침한다. 향후에는 다중 표적 약물, 천연물 유래 조성물, 단백질 변형 억제제, 프리온 전파 차단제 등으로 확장되며 난치성 신경퇴행성 질환 치료제 개발에 중요한 기반을 제공할 것으로 기대된다.

류종석 연구실은 프리온 질환의 조기 진단과 약물 탐색을 가능하게 하는 실험 플랫폼 구축에도 강점을 보인다. 학회 발표와 연구 활동을 보면 RT-QuIC, 단백질 응집 분석, AFM 기반 시각화, 재조합 프리온 단백질 대량 생산, PrP aggregate formation assay 등 다양한 분석 도구를 개발하고 최적화해 왔다. 이러한 플랫폼 연구는 항프리온 물질의 작용기전 검증, 응집체 형성 속도 분석, 시드 활성 평가, 질환 관련 샘플의 민감도 향상에 필수적이다. 연구실은 단순한 시험관 실험에 그치지 않고, 세포주 기반 감염 모델, 마우스 질환 모델, bank vole PrP 발현 시스템, 3D spheroid 기반 감염 및 약효 평가 모델까지 활용 범위를 넓히고 있다. 최근 발표에서는 프리온 감염의 3차원 세포 모델, 감염 감수성에 영향을 주는 아미노산 다형성, C-말단 신호서열 부분 결실 knock-in 마우스, 행동 변화 분석 등 보다 정교한 모델링이 강조된다. 이는 질환의 생체 내 재현성을 높이고, 치료 후보 물질이 실제 조직 환경에서 어떤 효능을 보이는지 확인하기 위한 전략으로 이해할 수 있다. 이 연구 방향은 기초 생물학적 발견을 재현 가능하고 표준화된 평가 체계로 연결한다는 점에서 매우 중요하다. 진단 플랫폼은 프리온 질환의 조기 발견과 감염성 평가에 기여할 수 있고, 스크리닝 플랫폼은 신약 후보 물질의 탐색 속도를 높일 수 있다. 더 나아가 3D 세포배양과 환자 유래 모델의 도입은 프리온 질환뿐 아니라 알츠하이머병, 헌팅턴병과 같은 다른 단백질응집성 뇌질환 연구에도 응용될 수 있어, 연구실의 플랫폼 기술은 향후 정밀 약효평가와 맞춤형 질환 모델링의 기반이 될 가능성이 크다.