고재원 연구실은 뇌과학 분야에서 시냅스와 신경회로의 분자적 메커니즘을 심층적으로 탐구하는 세계적 수준의 연구실입니다. 본 연구실은 시냅스 접착분자와 신경회로 특이성, 시냅스의 흥분성/억제성 균형, 그리고 이와 관련된 다양한 뇌질환의 발병 기전을 규명하는 데 중점을 두고 있습니다. 특히, LAR-RPTP, MDGA, SLITRK, LRRTM, Neuroligin 등 다양한 시냅스 접착분자의 구조와 기능을 다각도로 분석하며, 이들이 신경회로의 발달과 유지, 그리고 뇌질환과의 연관성에 미치는 영향을 체계적으로 연구하고 있습니다. 연구실은 최신 분자생물학, 세포생물학, 단백질공학, 동물행동학, 슈퍼해상도 이미징, 유전자 편집, 단백질 빅데이터 슈퍼컴퓨팅 등 첨단 융합기술을 적극적으로 도입하여, 시냅스 단백질의 미세한 변이가 신경회로의 구조적·기능적 특이성과 다양성에 미치는 영향을 정밀하게 규명하고 있습니다. 이를 통해 자폐증, 조현병, 불안장애, 뇌전증 등 다양한 신경정신질환의 분자적 병인과 새로운 치료 표적을 발굴하고 있습니다. 특히, 연구실은 인간 유래 유도만능줄기세포(iPSC) 기반의 뇌세포 모델, CRISPR/Cas9 유전자 편집기술, 동물 모델, 행동 분석, 전기생리학 등 다양한 실험기법을 활용하여, 시냅스 단백질의 결손 또는 변이가 신경회로의 흥분-억제 균형(E/I balance)과 행동에 미치는 영향을 다각도로 탐구합니다. 또한, 시냅스 단백질 간의 상호작용을 저해하거나 조절하는 신약 후보물질의 발굴 및 검증도 활발히 진행하고 있습니다. 이러한 연구는 뇌질환의 분자적 병인 규명뿐 아니라, 새로운 진단 바이오마커 및 치료제 개발로 이어질 수 있는 기반을 마련합니다. 실제로 연구실은 관련 특허 출원 및 기술이전, 동물 모델 개발 등 실용화 연구도 병행하고 있으며, 국내외 제약·바이오 기업 및 임상 연구자들과의 협력을 통해 연구 성과의 사회적 확산에도 앞장서고 있습니다. 고재원 연구실은 국내외 다양한 협력 연구와 대규모 국가 과제를 수행하며, 신경과학 분야의 세계적 선도 연구실로 자리매김하고 있습니다. 앞으로도 시냅스와 신경회로의 분자적 원리 규명, 뇌질환의 새로운 치료 전략 개발, 그리고 뇌과학의 미래를 선도하는 창의적이고 혁신적인 연구를 지속적으로 추진할 계획입니다.