김동훈 연구실은 파킨슨병을 비롯한 다양한 신경퇴행성 질환의 분자적 병태생리 기전을 심도 있게 연구하고 있습니다. 특히 알파-시누클레인(α-synuclein) 단백질의 비정상적 응집과 전파, 그리고 이 과정에서 나타나는 신경세포의 손상 메커니즘을 규명하는 데 집중하고 있습니다. 최근 연구에서는 LAG3, TRIP12, GBA1 등 다양한 분자와 신호전달 경로가 파킨슨병의 진행과정에 어떻게 관여하는지 밝히고 있으며, 이를 통해 질환의 조기 진단 및 치료 타깃을 제시하고 있습니다. 이 연구실은 동물 모델과 세포 모델, 그리고 인간 유래 줄기세포 기반의 3차원 중뇌 오가노이드 등 다양한 실험 시스템을 활용하여 신경세포의 생존, 사멸, 그리고 신경염증 반응을 정밀하게 분석합니다. 특히 유비퀴틴-프로테아좀 시스템, 리소좀 기능 이상, 미토콘드리아 스트레스와 같은 세포 내 항상성 유지 기전이 신경퇴행성 질환에서 어떻게 붕괴되는지에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있습니다. 이를 통해 파킨슨병뿐만 아니라 알츠하이머병, 루이소체 치매 등 다양한 신경질환의 공통적 병리 기전을 규명하고 있습니다. 궁극적으로 본 연구실은 이러한 분자적 이해를 바탕으로 신경퇴행성 질환의 새로운 치료 전략을 개발하는 것을 목표로 하고 있습니다. 실제로 여러 특허와 논문을 통해 그래핀 기반 나노소재, 천연물 유래 화합물, 유전자 조작 기법 등 다양한 치료 후보물질의 효능과 작용기전을 검증하고 있으며, 임상 적용 가능성을 높이기 위한 중개연구도 활발히 진행 중입니다.

김동훈 연구실은 그래핀 양자점(Graphene Quantum Dots, GQD) 및 다양한 나노소재를 활용한 신경질환 치료제 개발에 선도적인 연구를 수행하고 있습니다. 그래핀 양자점은 우수한 생체적합성과 항산화, 항염증, 항응집 특성을 지니고 있어 신경세포 보호 및 신경질환의 진행 억제에 탁월한 효과를 보이고 있습니다. 연구실은 그래핀 양자점이 파킨슨병, 알츠하이머병, 니만픽병 등 다양한 신경질환 및 리소좀 축적 질환에서 병리적 단백질 응집을 억제하고, 신경세포의 생존율을 높이는 기전을 다각도로 규명하고 있습니다. 특히 그래핀 양자점의 항바이러스, 항섬유화, 항염증 효과를 다양한 동물 모델과 세포 모델에서 검증하였으며, 이와 관련된 다수의 특허와 논문을 발표하였습니다. 또한 그래핀 양자점의 약물 전달체로서의 가능성, 신장 질환 및 장 질환 등 신경계 외 질환에 대한 적용 가능성도 활발히 연구되고 있습니다. 이를 통해 그래핀 기반 나노소재가 기존 치료제의 한계를 극복할 수 있는 차세대 신경질환 치료제로서의 잠재력을 입증하고 있습니다. 연구실은 산업체와의 협력, 기술이전, 임상 전 중개연구 등 실용화 단계까지 연구를 확장하고 있습니다. 그래핀 양자점의 대량생산, 안전성 평가, 약효 검증 등 실제 임상 적용을 위한 다양한 과제도 수행 중이며, 이를 통해 혁신적인 신경질환 치료제 개발에 앞장서고 있습니다.