본 연구실은 뇌졸중 및 허혈성 뇌손상에서 고이동성 그룹 박스 1(HMGB1) 단백질의 역할과 조절 기전에 대한 심층적인 연구를 수행하고 있습니다. HMGB1은 손상된 신경세포에서 방출되어 염증 반응을 유도하고, 이차적인 신경 손상을 악화시키는 주요 경보 신호(DAMP)로 알려져 있습니다. 연구실에서는 HMGB1의 분비 조절, 수용체와의 상호작용, 그리고 신경세포 및 미세아교세포에서의 하위 신호전달 경로를 규명함으로써, 뇌손상 후 염증 및 신경세포 사멸의 분자적 메커니즘을 밝히고 있습니다. 특히, HMGB1의 억제 또는 기능 차단이 뇌졸중 동물 모델에서 신경보호 효과를 나타내는 것을 다양한 유전자치료, 펩타이드, 소분자 화합물 등을 통해 입증하였습니다. 이 과정에서 HMGB1 siRNA, HMGB1 결합 펩타이드, 글리시리진산 등 다양한 억제제의 비강투여 및 나노입자 기반 전달 시스템을 개발하여, 뇌 내 표적 전달 및 치료 효율을 극대화하는 전략을 제시하고 있습니다. 또한, HMGB1의 분비와 관련된 신호전달 경로(예: PKC, CaMKIV, NF-κB 등)와 그 하위 효과에 대한 연구도 활발히 이루어지고 있습니다. 이러한 연구는 뇌졸중 후 급성 및 만성기 손상에서 HMGB1이 매개하는 염증 및 신경세포 사멸의 악순환을 차단함으로써, 새로운 신경보호 치료법 개발에 기여하고 있습니다. 더불어, HMGB1이 혈액-뇌 장벽을 넘어 전신 염증 및 이차적 감염에도 영향을 미침을 규명하여, 뇌졸중 환자의 예후 개선을 위한 다각적 치료 타겟을 제시하고 있습니다.

연구실은 뇌손상 및 신경계 질환에서 신경보호 효과를 갖는 펩타이드 및 약물전달 시스템 개발에 중점을 두고 있습니다. 오스테오폰틴(osteopontin) 단백질의 RGD 및 SLAY 모티프를 포함하는 펩타이드, Ninjurin 1 유래 접착 모티프 펩타이드, HMGB1 결합 펩타이드 등 다양한 신경보호 펩타이드의 합성과 그 생리적 효과를 동물 모델에서 검증하고 있습니다. 이들 펩타이드는 신경세포 사멸 억제, 미세아교세포의 항염증(M2) 극화 유도, 혈관신생 촉진, 식세포 활성 증가 등 다중 기전을 통해 뇌손상 회복을 촉진합니다. 또한, 연구실은 비강투여를 통한 중추신경계 표적 약물전달 기술, 젤라틴 마이크로스피어 및 나노입자 기반의 지속적 약물 방출 시스템 등 다양한 전달 플랫폼을 개발하고 있습니다. 이러한 시스템은 혈액-뇌 장벽을 효과적으로 극복하여, 치료제의 뇌 내 농도를 높이고, 부작용을 최소화하는 장점을 가집니다. 실제로, 비강투여된 펩타이드 및 siRNA가 뇌 내 다양한 영역에 빠르게 도달하여, 신경보호 효과를 극대화하는 것이 동물실험을 통해 입증되었습니다. 이와 같은 신경보호 펩타이드 및 전달 시스템 개발 연구는 뇌졸중, 외상성 뇌손상, 알츠하이머병 등 다양한 신경계 질환의 치료제 개발에 새로운 패러다임을 제시하고 있습니다. 또한, 특허 출원 및 기술이전 등 산학협력 성과로도 이어지고 있어, 실제 임상 적용 가능성을 높이고 있습니다.

본 연구실은 뇌손상 후 미세아교세포, 중성구 등 면역세포의 활성화와 이들이 매개하는 신경염증 반응의 분자적 기전을 집중적으로 연구하고 있습니다. 특히, 미세아교세포의 NOD2 수용체, HMGB1-NOD2 상호작용, 오스테오폰틴 펩타이드에 의한 미세아교세포 극화 및 식세포 활성 조절 등 다양한 면역조절 메커니즘을 규명하고 있습니다. 이러한 연구는 뇌손상 후 염증 반응의 조절을 통해 신경세포 보호 및 회복을 유도하는 새로운 치료 전략 개발에 기여하고 있습니다. 또한, NETosis(중성구 세포외 덫 형성), PAD4 억제, HMGB1에 의한 혈전 형성 및 뇌혈관 손상 등 면역세포가 뇌손상 병태생리에 미치는 영향을 동물모델 및 세포모델을 통해 다각적으로 분석하고 있습니다. 이 과정에서, 염증성 사이토카인, 항산화 효소, 신호전달 경로(Nrf2, HO-1, Akt, ERK 등)의 조절이 신경보호 및 염증 억제에 어떻게 기여하는지에 대한 분자적 근거를 제시하고 있습니다. 이러한 연구는 뇌졸중, 외상성 뇌손상, 감염 등 다양한 신경계 질환에서 면역세포의 병태생리적 역할을 이해하고, 면역조절 기반의 신경보호 치료제 개발에 중요한 기초 자료를 제공하고 있습니다. 더불어, 뇌-전신 면역계 상호작용, 감염 및 혈전 등 이차적 합병증 예방을 위한 새로운 치료 타겟을 발굴하는 데에도 기여하고 있습니다.