이성주 연구실
의예과
이성주
이성주 연구실은 퇴행성 신경질환, 특히 알츠하이머병, 파킨슨병 등에서의 오토파지와 리소좀 시스템의 분자적 조절 기전을 심층적으로 연구하는 의생명과학 분야의 선도적 연구실입니다. 오토파지는 세포 내 항상성 유지와 손상 단백질 제거에 핵심적인 역할을 하며, 이 과정의 이상은 다양한 신경퇴행성 질환의 병인과 밀접하게 연결되어 있습니다. 연구실은 ESCRT-III, TRIM22, Cathepsin D 등 오토파지 및 리소좀 관련 단백질의 기능과 신경질환에서의 변화를 다각적으로 분석하여, 질환의 새로운 병인기전과 치료 타겟을 발굴하고 있습니다.
또한, 알츠하이머병 등 신경질환의 조기 진단 및 예후 예측을 위한 바이오마커 개발에도 집중하고 있습니다. 혈장 내 Cathepsin D, 세포외 소포체 기반 단백질 및 microRNA 등 다양한 바이오마커 후보를 발굴하고, 임상적 진단 정확도 향상과 정밀의학 실현을 위한 통합적 분석을 수행하고 있습니다. 이러한 연구는 실제 임상 적용을 목표로 하며, 환자 맞춤형 치료 전략 수립에 기여하고 있습니다.
연구실은 세포 노화와 만성 염증의 분자적 기전 연구도 활발히 진행하고 있습니다. Notch1 신호전달, NLRP3 인플라마좀, 오토파지 조절 등 다양한 경로가 만성 염증 및 조직 섬유화에 미치는 영향을 규명하여, 항노화 치료제 및 만성 염증 조절 전략 개발에 새로운 방향을 제시하고 있습니다. 이와 함께, 암 치료에서의 세포 노화 유도 전략 등 다양한 응용 연구도 병행하고 있습니다.
연구실은 국내외 다양한 연구기관 및 임상 현장과의 협력을 통해, 기초 연구에서 임상 적용까지 연계된 융합 연구를 지향합니다. 정밀의학, 스마트공학, 세포교신 제어 등 다학제적 프로젝트를 수행하며, 최신 분자생물학, 세포생물학, 생화학적 기법을 적극적으로 활용하고 있습니다.
이성주 연구실은 앞으로도 신경퇴행성 질환, 만성 염증, 세포 노화 등 다양한 의생명과학 분야에서 혁신적인 연구 성과를 창출하고, 환자 삶의 질 향상과 의과학 발전에 기여할 것입니다.
퇴행성 신경질환에서의 오토파지 및 리소좀 조절 기전
이성주 연구실은 퇴행성 신경질환, 특히 알츠하이머병, 파킨슨병 등에서 오토파지(autophagy)와 리소좀(lysosome) 시스템의 역할과 조절 기전을 심도 있게 연구하고 있습니다. 오토파지는 세포 내 불필요하거나 손상된 단백질 및 소기관을 제거하여 항상성을 유지하는 주요 기전으로, 신경세포에서 오토파지의 결함은 단백질 응집체의 축적과 신경세포 사멸을 유발하여 다양한 신경퇴행성 질환의 병인과 밀접하게 연관되어 있습니다.
연구실에서는 ESCRT-III 복합체, TRIM22, Cathepsin D 등 오토파지 및 리소좀 관련 단백질의 분자적 기능과 신경질환에서의 변화를 다각적으로 분석합니다. 최신 논문에서는 ESCRT-III가 막 리모델링과 오토파지-리소좀 융합에 핵심적 역할을 하며, 이 과정의 이상이 신경퇴행성 질환의 병태생리에 직접적으로 기여함을 규명하였습니다. 또한, TRIM22 단백질이 오토파고좀-리소좀 융합을 촉진하여 단백질 응집체의 제거에 중요한 역할을 한다는 사실도 밝혀냈습니다.
이러한 연구는 오토파지 및 리소좀 시스템의 조절을 통해 신경퇴행성 질환의 새로운 치료 타겟을 발굴하는 데 기여하고 있습니다. 더불어, 오토파지 조절제 개발, 바이오마커 탐색 등 임상적 응용 가능성도 활발히 모색하고 있습니다.
알츠하이머병 및 신경질환 바이오마커 개발
연구실은 알츠하이머병 등 퇴행성 신경질환의 조기 진단 및 예후 예측을 위한 바이오마커 발굴에도 집중하고 있습니다. 최근 연구에서는 혈장 내 Cathepsin D 단백질의 농도가 알츠하이머병 환자에서 유의하게 감소함을 밝혀내어, Cathepsin D가 알츠하이머병의 진단 바이오마커로서의 가능성을 제시하였습니다. 또한, 다양한 단백질 및 microRNA를 포함하는 세포외 소포체(extracellular vesicle, EV) 기반 바이오마커의 임상적 활용 가능성도 활발히 탐구하고 있습니다.
이러한 바이오마커 연구는 임상적 진단 정확도를 높이고, 질환의 조기 발견 및 치료 전략 수립에 중요한 역할을 할 수 있습니다. 연구실은 PET, MRI 등 영상의학적 진단과 혈액 기반 바이오마커를 통합적으로 분석하여, 보다 정밀한 질환 분류와 예후 예측 모델을 개발하고 있습니다.
향후에는 바이오마커의 표준화, 대규모 임상 검증, 그리고 신약 개발과의 연계 연구를 통해 실제 임상 적용을 목표로 하고 있습니다. 이를 통해 신경퇴행성 질환 환자의 삶의 질 향상에 기여하고자 합니다.
세포 노화 및 만성 염증의 분자적 기전
이성주 연구실은 세포 노화(cellular senescence)와 만성 염증의 분자적 기전 연구에도 주력하고 있습니다. 세포 노화는 세포 주기의 영구적 정지 상태로, 암 억제, 조직 항상성 유지, 노화 및 다양한 질환의 발생과 밀접한 관련이 있습니다. 연구실은 Notch1 신호전달, NLRP3 인플라마좀 활성화, 오토파지 조절 등 다양한 분자 경로가 켈로이드 섬유아세포의 만성 염증 및 섬유화에 어떻게 기여하는지 규명하였습니다.
특히, 오토파지 활성 저하가 Notch1 신호를 매개로 NLRP3 인플라마좀 및 섬유아세포의 활성화를 유도하여 만성 염증 및 조직 섬유화에 중요한 역할을 한다는 사실을 밝혔습니다. 이러한 연구는 만성 염증성 질환, 피부 질환, 암 등 다양한 질환의 새로운 치료 표적을 제시할 수 있습니다.
연구실은 세포 노화의 분자적 조절 기전을 기반으로, 항노화 치료제 개발, 만성 염증 조절 전략, 그리고 암 치료에서의 응용 가능성까지 폭넓게 연구를 확장하고 있습니다.
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TRIM22 facilitates autophagosome-lysosome fusion by mediating the association of GABARAPs and PLEKHM1
허한솔, 박형선, 이명신, 김종윤, 김주영, 정순영, 김선견, 이성주, 장재락
AUTOPHAGY, 2024
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Protective effect of TPP-Niacin on microgravity-induced oxidative stress and mitochondrial dysfunction of retinal epithelial cells
Hong Phuong Nguyen, 신승헌, 신경주, Phuong Hoa Tran, 박형선, Quang De Tran, 노미현, 선지수, 김기우, 곽효범, 이성주, Steve K. Cho, 양수근
BIOCHIMICA ET BIOPHYSICA ACTA-MOLECULAR CELL RESEARCH, 2023
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Autophagy: Guardian of Skin Barrier
김현지, 박지수, 김선견, 박형선, 김정은, 이성주
BIOMEDICINES, 2022
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(국고-6차년도)정밀의학·스마트공학 융합 교육연구단
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(국고-5차년도)정밀의학·스마트공학 융합 교육연구단