임채석 연구실
의예과 임채석
임채석 연구실은 분자신경생물학을 기반으로 신경계의 구조와 기능, 그리고 다양한 신경발달장애의 분자적 기전을 심층적으로 연구하는 연구실입니다. 본 연구실은 인간 유도만능줄기세포(iPSC) 기술과 동물모델을 활용하여 자폐스펙트럼장애, 조현병, 코헨 증후군 등 신경발달장애의 원인 유전자와 신경세포 내 신호전달 경로, 시냅스 기능 이상 등을 다각적으로 분석하고 있습니다. 이를 통해 질환의 병리적 특징을 규명하고, 환자 맞춤형 치료법 개발 및 바이오마커 발굴에 기여하고 있습니다.
연구실의 주요 연구 분야는 시냅스 가소성, 학습 및 기억의 분자기전, 신경세포 내 신호전달 경로, 유전자 발현 조절 등입니다. NMDA 수용체, SHANK2, DSCAM, VPS13B 등 신경발달장애와 연관된 주요 유전자 및 단백질의 기능을 분자, 세포, 행동 수준에서 체계적으로 분석하며, 유전자 편집 기술, 전기생리학, 전사체 분석, 이미징 등 첨단 연구기법을 적극적으로 활용하고 있습니다.
특히, 환자 유래 iPSC 모델을 통해 인간 질환의 병리기전을 직접적으로 모사하고, 신약 후보물질의 효과도 검증하고 있습니다. 또한, 신경세포 특이적 유전자 변형 마우스와 인간 iPSC 유래 신경세포를 이용하여 시냅스 단백질의 기능을 분석하고, 이들이 학습·기억 및 사회적 행동에 미치는 영향을 행동실험, 전기생리학, 이미징 등 다양한 방법으로 평가합니다.
연구실은 오토파지와 시냅스 기능의 연관성, 시냅스 단백질의 번역 및 이동 조절, 신경세포 내 단백질 상호작용 네트워크 등도 주요 연구 주제로 다루고 있습니다. 이러한 연구는 신경계 질환에서 나타나는 인지장애, 기억력 저하, 사회적 행동 이상 등의 원인을 밝히는 데 중요한 단서를 제공하며, 신경가소성 조절을 통한 치료 전략 개발에도 기여하고 있습니다.
임채석 연구실은 국내외 다양한 연구기관과 협력하여 신경과학 분야의 최신 지견을 반영한 융합연구를 지속적으로 추진하고 있습니다. 이를 통해 신경발달장애 및 신경계 질환의 근본적 이해와 혁신적 치료법 개발에 앞장서고 있습니다.
분자신경생물학 및 신경발달장애 연구
본 연구실은 분자신경생물학을 기반으로 신경계의 구조와 기능, 그리고 신경발달장애의 분자적 기전을 심도 있게 연구하고 있습니다. 특히, 자폐스펙트럼장애(ASD), 조현병, 코헨 증후군 등 다양한 신경발달장애의 원인을 밝히기 위해 유전자 변이와 신경세포 내 신호전달 경로, 시냅스 기능 이상 등을 다각도로 분석합니다. 이를 위해 인간 유도만능줄기세포(iPSC) 기술을 활용하여 환자 유래 신경세포 및 오가노이드 모델을 제작하고, 동물모델과 비교 분석함으로써 질환의 병리적 특징을 규명하고 있습니다.
연구실에서는 NMDA 수용체, SHANK2, DSCAM, VPS13B 등 신경발달장애와 연관된 주요 유전자 및 단백질의 기능을 분자, 세포, 행동 수준에서 체계적으로 분석합니다. 유전자 편집 기술(CRISPR-Cas9), 전기생리학, 전사체 분석, 이미징 등 첨단 연구기법을 활용하여 신경세포의 시냅스 형성, 시냅스 가소성, 신경회로의 변화가 행동 및 인지기능에 미치는 영향을 다각적으로 탐구합니다. 또한, 환자 특이적 iPSC 모델을 통해 인간 질환의 병리기전을 직접적으로 모사하고, 신약 후보물질의 효과도 검증하고 있습니다.
이러한 연구는 신경발달장애의 분자적·세포적 원인을 밝히는 데 중요한 기여를 하며, 궁극적으로는 환자 맞춤형 치료법 개발 및 새로운 바이오마커 발굴에 이바지하고 있습니다. 연구실은 국내외 다양한 연구기관과 협력하여 신경과학 분야의 최신 지견을 반영한 융합연구를 지속적으로 추진하고 있습니다.
시냅스 가소성, 학습 및 기억의 분자기전
본 연구실은 시냅스 가소성, 즉 신경세포 간 연결의 강도 변화가 어떻게 학습과 기억 형성에 기여하는지에 대한 분자적·세포적 기전을 집중적으로 연구합니다. 장기강화(LTP), 장기억제(LTD), 시냅스 재구성 등 다양한 형태의 시냅스 가소성 현상을 동물모델과 세포모델에서 분석하며, 이 과정에서 신경세포 내 신호전달 경로(예: RAS-ERK, PI3K, PKMζ 등)와 유전자 발현 조절의 역할을 규명합니다.
특히, 신경세포 특이적 유전자 변형 마우스와 인간 iPSC 유래 신경세포를 이용하여 시냅스 단백질(예: SHANK2, PSD-95, GABARAP 등)의 기능을 분석하고, 이들이 학습·기억 및 사회적 행동에 미치는 영향을 행동실험, 전기생리학, 이미징 등 다양한 방법으로 평가합니다. 최근에는 오토파지(autophagy)와 시냅스 기능의 연관성, 시냅스 단백질의 번역 및 이동 조절, 신경세포 내 단백질 상호작용 네트워크 등도 주요 연구 주제로 다루고 있습니다.
이러한 연구는 신경계 질환에서 나타나는 인지장애, 기억력 저하, 사회적 행동 이상 등의 원인을 밝히는 데 중요한 단서를 제공하며, 신경가소성 조절을 통한 치료 전략 개발에도 기여하고 있습니다. 더불어, 다양한 신경질환 모델에서 시냅스 가소성의 변화와 행동적 표현형 간의 연관성을 체계적으로 분석함으로써, 뇌 기능의 근본 원리를 이해하는 데 앞장서고 있습니다.
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Crucial role of Snf7-3 in synaptic function and cognitive behavior revealed by conventional and conditional knockout mouse models
임채석, 김효필, 장재우, 심수언, 이지수, 정준현, 박세민, 이유경, 함현지, 유남경, Fen-Biao Gao, 이진아, 강봉균
NEUROSCIENCE, 2024
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Dysfunction of NMDA receptors in neuronal models of an autism spectrum disorder patient with a DSCAM mutation and in Dscam-knockout mice
임채석, 김민정, 최자은, 아리풀 이슬람, 이유경, 웅은예, 심규원, 양정은, 이로운, 이지아, 박포정, 곽지혜, 서현효, 김철훈, 이재형, 이용석, 황수경, 이경민, 이진아, 강봉균
MOLECULAR PSYCHIATRY, 2021
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Understanding the Modulatory Effects of Cannabidiol on Alzheimer’s Disease
임채석, 웅은예
BRAIN SCIENCES, 2021
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조현병 환자 iPSC 유래 신경/교세포/오가노이드를 활용한 조현병 병리 기전의 전기생리학적 연구(4차년도)
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조현병 환자 iPSC 유래 신경/교세포/오가노이드를 활용한 조현병 병리 기전의 전기생리학적 연구(3차년도)
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조현병 환자 iPSC 유래 신경/교세포/오가노이드를 활용한 조현병 병리 기전의 전기생리학적 연구(2차년도)
