신경조직 내에서 단백질의 비정상적인 응집 현상은 파킨슨병, 알츠하이머병 등 다양한 신경퇴행성 질환의 주요 병리적 특징으로 알려져 있습니다. 본 연구실에서는 알파-시누클레인, 베타-아밀로이드 등 신경세포 내에서 응집되는 단백질의 구조적 변화와 이로 인한 세포 내 신호전달 및 대사 이상을 심층적으로 분석하고 있습니다. 특히, 단백질 응집체가 신경세포의 미토콘드리아 기능 저하, 칼슘 항상성 붕괴, 산화적 스트레스 유발 등 다양한 세포 독성 경로를 어떻게 활성화시키는지에 대한 기전 연구에 집중하고 있습니다. 이러한 연구는 인간 유도만능줄기세포(iPSC)로부터 유래한 신경세포 및 오가노이드 모델을 활용하여, 실제 환자 유래 세포에서 나타나는 병리적 현상을 재현하고 분석하는 데 중점을 두고 있습니다. 단백질 응집체의 형성 과정, 구조적 특성, 그리고 이들이 신경세포 내 소기관과 상호작용하는 양상을 나노스케일에서 규명하기 위해 첨단 이미징 및 생화학적 분석 기법을 적극적으로 도입하고 있습니다. 이러한 연구 결과는 신경퇴행성 질환의 조기 진단 바이오마커 개발과 더불어, 단백질 응집 억제 및 제거를 목표로 하는 새로운 치료 전략의 개발에 중요한 기초 자료를 제공합니다. 궁극적으로는 신경조직 내 단백질 응집의 병리적 역할을 명확히 규명함으로써, 퇴행성 뇌질환의 발병 기전 이해와 맞춤형 치료법 개발에 기여하고자 합니다.

신경조직 내 면역 반응, 특히 신경교세포(아교세포, 미세아교세포, 성상세포 등)의 활성화와 이로 인한 신경염증 반응은 신경퇴행성 질환의 진행과 밀접한 관련이 있습니다. 본 연구실은 파킨슨병, 알츠하이머병 등에서 나타나는 신경교세포의 활성화 기전과 이들이 분비하는 사이토카인, 케모카인 등 염증 매개물질이 신경세포 생존 및 사멸에 미치는 영향을 집중적으로 연구하고 있습니다. 특히, 알파-시누클레인, 베타-아밀로이드 등 응집 단백질이 신경교세포의 Toll-like receptor(TLR) 신호전달 경로를 어떻게 자극하고, 이로 인해 만성적인 염증 반응이 유도되는지에 대한 분자적, 세포적 기전을 규명하고 있습니다. 또한, RNA 편집(ADAR1 매개)과 같은 후전사적 조절 기전이 신경교세포의 면역 반응 조절에 미치는 영향도 심도 있게 탐구하고 있습니다. 이러한 연구를 통해 신경교세포의 비정상적 활성화가 신경세포의 기능 저하와 사멸을 촉진하는 주요 원인임을 밝히고, 신경염증을 조절하는 새로운 치료 타겟을 제시하고자 합니다. 나아가, 신경교세포-신경세포 간 상호작용의 복잡한 네트워크를 해석함으로써, 퇴행성 뇌질환의 병태생리 이해와 혁신적 치료법 개발에 기여하고 있습니다.

본 연구실은 인간 유도만능줄기세포(iPSC) 및 뇌-오가노이드 기술을 활용하여, 파킨슨병, 알츠하이머병 등 퇴행성 뇌질환의 병태생리를 정밀하게 재현하는 질환 모델을 구축하고 있습니다. 이러한 모델은 실제 환자 유래 세포의 유전적, 분자적 특성을 반영하므로, 기존 동물모델이나 세포주 기반 연구에서 관찰하기 어려운 인간 특이적 병리 현상을 심층적으로 분석할 수 있습니다. 뇌-오가노이드는 3차원적으로 조직화된 신경세포 집합체로, 신경세포 간 상호작용, 신경회로 형성, 신경교세포의 역할 등 복잡한 뇌 미세환경을 모사할 수 있습니다. 본 연구실은 오가노이드 내에서 나타나는 단백질 응집, 신경염증, 신경세포 사멸 등 다양한 병리 현상을 정량적으로 분석하고, 인지 기능 테스트베드로서의 활용 가능성을 탐색하고 있습니다. 이러한 첨단 질환 모델은 신약 후보물질의 효능 및 독성 평가, 맞춤형 치료 전략 개발, 그리고 질환의 조기 진단 바이오마커 발굴 등 정밀 의료 실현에 핵심적인 역할을 할 것으로 기대됩니다. 또한, 뇌-오가노이드 기반의 인지 기능 분석 플랫폼 구축을 통해, 환자 맞춤형 치료법 개발 및 임상 적용 가능성을 높이고 있습니다.