통증 연구에 있어 가장 큰 미스터리 중의 하나는 만성 통증 환자들이 겪는 자발통 (spontaneous pain)일 것입니다. 건강한 사람들이 경험하는 대부분의 통증은 외부 유해 자극에 의해 시작되고 시간이 지나면 자연스럽게 사라집니다. 그러나 만성 통증 환자들은 특별한 외부 자극 없이도 자발적으로 통증이 발생하여 수 개월간, 수 년간 지속되고, 매일 그 강도가 심해졌다 약해지기를 반복하곤 합니다. 아직까지 이러한 자발통의 기전에 대해서는 알려진 바가 많지 않습니다. 임상에서도 이를 객관적으로 측정할 수 있는 기술이 부족하기 때문에 진단과 치료가 제한적일 뿐 아니라, 심지어 꾀병으로 오해받기도 합니다.

Nat. Neurosci.

본 연구는 장기이식 면역학 (Transplant Immunology)과 표적 약물전달 (Targeted Drug Delivery)을 융합한 연구입니다. 기존의 심장이식 치료는 평생 면역억제제를 사용해야 하지만, 감염·당뇨·암 발생 등의 부작용이 큰 한계입니다. 최근에는 면역관용 (immune tolerance) 유도가 중요한 화두이며, 특히 림프절 (Lymph Node)이 면역조절의 핵심 장기로 주목받고 있습니다.

Circulation

영양 유전체학 (nutrigenomics)은 개인의 유전적 특성과 영양소 간의 상호작용을 연구하는 학문분야로, 최근의 영양학은 기존의 단일화된 영양소 섭취기준에서 벗어나, 개인의 유전적 다양성과 대사 특성을 고려한 맞춤형 정밀 영양 (precision nutrition) 분야로 빠르게 발전 중입니다. 특히 특정 유전자 다형성(single nucleotide polymorphism, SNP)이 영양소 흡수율, 체내 분포, 대사 효율 간에 상관성에 대한 연구가 큰 폭으로 이루어 지고 있습니다.

Proc. Natl. Acad. Sci. USA

CRISPR/Cas system은 유전자 편집, 치료, 이미징 등 정말 다양한 분야에서 활용되고 있습니다. 그중에서도 CRISPR를 진단에 응용하는 분야는 trans-cleavage라는 메커니즘이 밝혀지고 이를 신호 증폭 및 signal transducing에 활용할 수 있다는 학문적 성과와, 코로나 팬데믹으로 더 간편하고 새로운 진단법에 대한 사회적 요구가 겹쳐져 비교적 최근에 급격히 발전하였습니다.

Nucleic Acids Res.

전 세계적으로 비만 유병률은 최근 수십 년간 급격히 증가하여, 현재 8억 9천만 명 이상의 성인(전 세계 성인 인구의 약 13%)이 비만 상태로 살아가고 있으며, 이 수치는 2030년경 약 10억 2천만 명(성인 인구의 약 18%)에 이를 것으로 전망됩니다. 비만은 단순한 생활습관 문제가 아니라 유전적 소인과 신경내분비계 이상이 복합적으로 작용하는 질환으로 이해되고 있습니다. 특히 최근에는 말초 세로토닌(5-HT)과 지방 축적의 연관성, 그리고 지방조직의 5-HT2A 수용체가 지질대사 조절에 중요한 역할을 한다는 점이 주목받고 있습니다.

Phytomedicine

일주기 리듬(circadian rhythm) 교란은 노화와 퇴행성 뇌질환에서 반복적으로 관찰되는 특징입니다. 최근에는 웨어러블 기반의 수면, 활동(actigraphy) 지표가 빠르게 확산되면서 '생활 리듬'과 뇌 건강의 연관성을 정량화하려는 시도가 늘고 있지만, 실제 사람에서 개인의 내재적 (세포 고유의) 생체시계 특성이 어떤 병태 생리와 연결되는지는 충분히 밝혀지지 않았습니다. 본 연구는 이 지점을 환자 유래 세포 수준에서 직접 확인하고자 시작되었습니다.

Proc. Natl. Acad. Sci. USA

요즘 비만과 당뇨병 치료제로 전 세계적인 주목을 받고 있는 것이 바로 GLP-1(Glucagon-Like Peptide-1)입니다. 식사 후 혈당을 조절하고 인슐린 분비를 돕는 핵심 호르몬이죠. 저희 연구팀은 기존의 연구들과 달리 '도대체 우리 몸속에서 이 GLP-1을 만들라고 지시하는 신호는 어디서 올까?'라는 근본적인 질문에서 출발했습니다.

Nat. Commun.

만성 통증은 전 세계 인구의 약 20 - 34%가 영향을 받고 있는 매우 흔한 질환입니다. 만성 통증은 단순히 불쾌하고 고통스러운 감각에 그치지 않고, 기분장애와 인지 기능 저하를 유발하여, 사회적 고립과 경제적 어려움과 같은 결과로 이어지기도 합니다. 이러한 영향으로 인해 미국에서는 만성 통증으로 의한 연간 사회적 비용이 6,000억 달러 이상으로, 유럽에서는 국내총생산(GDP)의 1.5 - 3%에 해당되는 것으로 추산되고 있습니다. 또한 고령화 사회는 만성 통증의 유병률과 심각성을 더욱 증가시킬 것으로 예상됩니다.

Sci. Immunol.

“노화 (Aging)는 왜 생기는 것인가?” 이 질문에 대해 여러가지 가설이 있지만, 그 중에서도 1957년 George C. Williams가 제안한 ‘antagonistic pleiotropy (길항적 다면발현)’ 이라는 이론이 있습니다. 각 개체는 태어나자마자 여러가지 extrinsic mortality 요인들 (e.g., 포식, 기아, 감염, 자연재해 등)에 노출이 됩니다.

Sci. Adv.

제가 연구하고 있는 미생물전해전지(Microbial Electrolysis Cell, MEC)는 유기성 폐수를 처리하면서 동시에 그린 수소를 생산할 수 있는 기술입니다. 기존의 물 전기분해와 달리 고전압이나 고순도의 물이 필요하지 않으며, 전기활성 미생물의 촉매 작용을 활용해 비교적 낮은 전압(1.2 V 이하)으로 수소를 생산할 수 있다는 점이 특징입니다.

Water Res.

소형 세포외 소포체(small extracellular vesicles, sEVs)는 모든 세포가 분비하는 작은 지질 이중막 구조체로, 단백질, 지질, RNA 등을 담아 세포 간 신호 전달과 다양한 생물학적 기능을 수행합니다. sEV는 생체 내에서 표적 세포로 생체분자를 전달할 수 있는 능력 때문에 약물 전달체로 주목받고 있으며, 특히 최근 연구에서는 면역세포 유래 sEV가 부모 세포의 면역 조절 특성을 부분적으로 유지한다는 사실이 보고되어 면역치료적 응용 가능성이 강조되고 있습니다.

J. Extracell. Vesicles

This paper presents a two-color single-molecule fluorescence strategy to quantify actin cargo in individual extracellular vesicles (EVs) secreted by human iPSC-derived cells. We first employ hiPSCs with endogenous Actin-EGFP via CRISPR-Cas9 knock-in (Figure a), and then label the EV membrane with micro red fluorescent protein marker for two-color detection (Figure b).

Adv. Sci.