이 연구 주제는 발생생물학의 원리를 바탕으로 배아줄기세포와 유도만능줄기세포의 운명 결정, 계통 분화, 조직 형성 과정을 이해하고 이를 재생의학에 연결하는 데 초점을 둔다. 연구실은 발생 단계에서 작동하는 분자 신호와 세포 간 상호작용을 분석하여, 줄기세포가 신경세포를 포함한 특정 세포 유형으로 안정적으로 분화하는 조건을 규명하고자 한다. 이러한 접근은 정상 발달의 이해를 넘어 질환 모델링과 세포치료제 개발의 기초를 제공한다. 특히 연구실의 학문적 기반은 발생생물학과 줄기세포생물학에 깊게 놓여 있으며, 배아줄기세포의 분리·분화·이식에 대한 초기 연구부터 신경전구세포 제작과 생체 적용까지 폭넓은 연구를 수행해 왔다. 발표 및 저술 이력에서도 배아줄기세포, 다능성 줄기세포, 조직 재구성에 대한 지속적인 관심이 확인되며, 이를 통해 줄기세포를 단순 배양하는 수준이 아니라 실제 기능성 세포 및 조직으로 유도하는 전략을 축적해 왔다. 또한 생분해성 기질이나 이식 환경 등 세포 외부 조건까지 고려함으로써 발생 원리의 공학적 응용 가능성도 보여준다. 이 연구는 향후 환자 맞춤형 세포 제작, 조직 재생, 난치성 질환 치료의 정밀화에 중요한 토대가 된다. 발생생물학적 지식을 기반으로 분화 효율과 안전성을 높이면, 임상 적용에서 가장 큰 장애물인 이식 후 비의도적 분화와 종양 형성 위험을 줄일 수 있다. 따라서 본 주제는 연구실 전체를 관통하는 근간 연구이자, 신경계 질환과 재생의학 응용을 가능하게 하는 핵심 플랫폼 연구라 할 수 있다.

이 연구 주제는 헌팅턴병과 알츠하이머병 같은 신경퇴행성 질환을 환자 유래 유도만능줄기세포(iPSC)로 재현하고, 병인 기전을 규명하며, 새로운 치료 전략을 탐색하는 데 중점을 둔다. 연구실은 유전적 배경을 가진 환자 세포로부터 iPSC를 구축한 뒤 신경세포로 분화시켜, 질환 특이적 단백질 응집, 독성, 미토콘드리아 이상, 자가포식 이상 등 핵심 병리 현상을 세포 수준에서 분석한다. 이를 통해 동물모델이 충분히 반영하지 못했던 인간 질환의 초기 병태생리를 보다 정밀하게 해석하고자 한다. 대표적으로 헌팅턴병 연구에서는 변이 huntingtin 단백질의 프라이온 유사 전파와 세포 간 전달 기전을 제시하였고, 세포외소포체를 매개로 한 병리 확산 가능성을 탐구하였다. 또한 환자 유래 세포외소포체를 활용한 새로운 마우스 질환모델 제작 프로젝트를 수행하며, 실제 환자의 임상·병리 특성을 더 잘 반영하는 모델을 만들고 있다. 알츠하이머병 연구에서는 PSEN1 변이 환자 유래 iPSC 기반 신경세포 모델을 통해 아밀로이드 베타 축적, 타우 인산화, 미토콘드리아 기능 이상, 자가포식 결함 등을 확인하여 유전성 조발성 알츠하이머의 병태생리를 정밀하게 재현하였다. 이러한 질환 모델링 연구는 단순한 기초과학을 넘어 치료제 스크리닝과 중개연구로 확장되고 있다. 실제로 조발성 알츠하이머 치료제 스크리닝용 조성물 및 방법에 대한 특허를 확보하였고, 헌팅턴병 치료용 iPSC 유래 신경전구세포 조성물 특허도 보유하고 있다. 이는 환자 맞춤형 질환 모델을 기반으로 후보 약물을 선별하고, 세포치료 가능성까지 검증하는 통합 연구 체계를 의미하며, 향후 정밀의료와 맞춤 재생치료 발전에 직접적으로 기여할 수 있다.

이 연구 주제는 뇌졸중을 비롯한 중추신경계 질환에서 손상된 신경조직을 회복하기 위한 줄기세포 기반 재생치료 기술 개발에 초점을 둔다. 연구실은 인간 배아줄기세포 또는 유도만능줄기세포에서 유래한 신경전구세포, 그리고 제대유래 중간엽기질세포를 활용하여 신경보호, 염증 조절, 기능 회복을 유도하는 전략을 연구해 왔다. 이러한 접근은 기존 약물치료의 한계를 보완하면서 조직 재건과 기능 복원을 동시에 겨냥하는 차세대 치료법으로 주목된다. 연구실의 논문 성과에서는 뇌졸중 동물모델에서 인간 배아줄기세포 유래 신경전구세포가 손상 부위로 이동하고, 신경세포로 분화하며, 신경교반응과 세포사멸을 감소시키고, 행동학적 회복을 개선하는 결과가 제시되었다. 또한 제대유래 중간엽기질세포 이식이 IL-1 수용체 길항제 매개 신경보호 효과를 유도하여 뇌허혈 후 염증을 완화한다는 기전을 밝혔다. 이는 줄기세포가 단순히 대체 세포 공급원이 아니라, 주변 미세환경을 조절하는 분비성·면역조절성 치료 도구로 작동함을 보여준다. 더 나아가 연구실은 HLA 동형접합 iPSC 유래 신경전구세포를 이용한 뇌졸중 치료 조성물 특허를 보유하고 있으며, 세포 뱅킹 시스템 구축 경험도 갖추고 있다. 이는 면역거부를 줄이고 범용성 있는 세포치료제를 개발하려는 실용화 지향 연구와 연결된다. 즉 본 주제는 기초적인 줄기세포 분화 연구, 전임상 효능 검증, 면역적합성 고려, 특허 및 산업화까지 이어지는 전주기 재생의료 연구의 핵심 축을 형성한다.