고려대 연구팀, 만성 통증 질환 발병 원리 세계 최초 규명 PIEZO 단백질 과활성화가 만성 통증 유발 상피세포-신경 재배선 통한 통증 지속 메커니즘 고려대학교 생명과학부 최해웅 교수 연구팀이 만성 방광염과 과민성 장증후군 등 난치성 만성 통증 질환의 발병 원리를 세계 최초로 밝혀냈다. 반복적인 염증 이후 방광 상피세포(파란색)를 따라 통증 인식 신경(노란색)이 새롭게 증식하며 조직 안으로 침투하는 모습. 연구진은 이러한 '상피세포-신경 재배선(neuroepithelial remodeling)'이 만성 통증을 유발하는 핵심 과정임을 밝혔다 이번 연구에서는 우리 몸의 세포 방어 시스템이 오히려 새로운 통증 신경을 만들어 통증을 지속시키는 역할을 한다는 점이 확인됐다. 연구팀은 반복적인 염증이 압력 감지 단백질인 PIEZO(피에조)를 과도하게 활성화시켜 만성 통증을 유발하는 새로운 생물학적 기전을 규명했다. PIEZO는 세포가 압력이나 늘어남 등 물리적 자극을 감지하는 단백질로, 2021년 노벨 생리의학상 수상 연구의 핵심 주제이기도 하다. 연구 결과에 따르면, 방광과 장 등 상피세포는 평소 PIEZO 단백질을 통해 장기의 압력을 감지하지만, 염증이 반복되면 PIEZO의 양이 증가해 세포 내 산화 스트레스가 축적된다. 이 과정에서 세포는 자신을 보호하기 위해 SLC7A11 단백질을 활성화하고, 이로 인해 신경전달물질인 글루타메이트가 세포 밖으로 대량 분비되는 현상이 나타났다. 분비된 글루타메이트가 주변 통증 신경을 자극해 조직 내에 새로운 신경이 증식되면서, 약한 자극에도 극심한 통증이 계속되는 상태가 유지됐다. 연구팀은 이러한 현상을 ‘상피세포-신경 재배선’ 과정으로 정의했다. 동물 모델 실험에서는 SLC7A11 단백질의 활성을 억제하자 통증 신경 증식이 줄고 배뇨 장애 증상도 의미 있게 개선되는 결과가 나타났다. 이는 기존의 일시적인 진통제 처방을 넘어 만성 통증의 근본 원인을 표적으로 하는 새로운 치료 전략의 가능성을 보여준다. PIEZO 단백질은 방광뿐 아니라 장, 폐, 관절, 피부 등 다양한 조직에 존재하기 때문에, 이번 연구가 과민성 장증후군, 만성 골반 통증, 섬유근육통 등 여러 난치성 만성 통증 질환의 치료제 개발에도 활용될 수 있을 것으로 전망된다. 이번 연구 성과는 6월 26일 생명과학 분야 최고 권위의 국제 학술지 『Cell』에 게재됐다. 최해웅 교수는 세포가 물리적 힘을 감지하는 기초 생물학적 현상이 질환으로 이어지는 과정을 규명한 연구라며, 만성 통증의 근본 원인을 표적으로 하는 새로운 치료 전략 개발에 대한 기대를 밝혔다. 기사링크 : 교수신문(https://www.kyosu.net/news/articleView.html?idxno=207086)
치매 조기 진단 길 열었다…알츠하이머 환자 ‘미니 뇌’ 모델 구현해 실시간 분석 △ hiPSC를 기반으로 구축한 알츠하이머병 뇌 오가노이드 모델과 FLIM 분석 플랫폼의 전체 흐름을 시각화한 그림 실시간으로 알츠하이머병 진행 과정을 관찰해 치료의 골든타임을 지킨다. 고려대학교(총장 김동원) 생명공학부 박희호 교수 연구팀이 세종대학교 기계항공우주공학부 권보미 교수 연구팀, KAIST 기계공학과 유홍기 교수 연구팀과 공동으로 뇌 오가노이드를 이용한 비침습적 알츠하이머병 진단 플랫폼을 개발했다. *오가노이드: 줄기세포를 배양해 실제 장기와 유사한 구조·기능을 재현한 것으로 ‘미니 장기’라고도 한다 알츠하이머병은 전 세계 5천만 명 이상이 앓고 있는 신경퇴행성 질환이다. 증상이 나타나기 15~20년 전부터 뇌세포가 손상되기 시작하는데, 현재 통증이 심한 뇌척수액 채취·분석 혹은 고가의 특수 뇌 촬영(PET 이미징) 등을 통해 진단할 수 있다. 조기 발견이 매우 중요한 질병이지만 환자들이 조기에 검사받기에는 건강·비용 측면에서 부담이 크다. 기존에 세포나 동물실험을 통해 알츠하이머병 신약 개발을 추진해 왔지만, 인간 뇌의 복잡한 신경망과 병리적 특성을 완벽히 재현하지 못해 높은 실패율을 기록하고 있다. 이에 연구팀은 환자에게서 채취한 세포에 유전자 변형을 가한 ‘인간 유도만능줄기세포(hiPSC)’를 활용해 뇌 오가노이드 모델을 구축했다. 이 과정에서 가족성 알츠하이머병의 대표적 원인 유전자인 PSENM146I의 발현 시점을 정밀하게 제어하는 시스템을 설계해, ‘미니 뇌’에서 알츠하이머병의 핵심 병리 현상을 성공적으로 재현했다. 나아가 멀티모달 형광시상수 이미징 기술을 결합해 살아있는 뇌 조직의 대사 상태를 실시간으로 분석할 수 있는 3차원 프로파일링 플랫폼을 개발했다. 이를 통해 비파괴적인 방법으로 알츠하이머병을 명확히 구별하고, 병의 진행 양상을 실시간으로 추적할 수 있다. *멀티모달 형광시상수 이미징(fluorescence lifetime microscopy, FLIM): 세포를 염색하지 않고, 세포 안에 존재하는 대사물질이 특정 파장의 빛에 노출되면 내뿜는 형광 빛의 수명을 정밀하게 측정해 살아있는 조직의 생화학적 특징을 실시간으로 파악하는 비파괴적 이미징 기술 박희호 교수는 “살아있는 인간 뇌 오가노이드에서 알츠하이머병의 대사 변화를 비침습적으로 실시간 추적하는 기술을 구현해 기존 진단 패러다임의 전환점을 마련했다”며 “향후 가족성 알츠하이머병을 넘어 후천성 알츠하이머병을 모사하는 차세대 오가노이드 모델로 확장해, 실제 환자 적용이 가능한 정밀 의료 및 치료 전략 개발로 이어가겠다”고 밝혔다. 본 연구 성과는 나노과학 및 나노기술(Nanoscience & Nanotechnology) 분야의 SCIE급 국제 저명 학술지 ‘Nano Today(IF=10.9, JCR 상위 10%)’ 온라인에 3월 11일 게재됐다. *논문명: Label-free multispectral fluorescence lifetime imaging enables non-invasive diagnosis of Alzheimer’s disease in cerebral organoids *DOI: 10.1016/j.nantod.2026.103020 *URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1748013226000472?via%3Dihub 이번 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구실, 산업통상자원부 합성생물학 기반 혁신 바이오의약품 인재양성사업, 농림축산식품부 고부가가치식품기술개발사업, 해양수산부 대체해조육 및 수산배양육 기술개발연구사업, (주)심플플래닛의 지원을 받아 수행됐다. [연구진 사진] △ (윗줄 왼쪽부터) 고려대 생명공학부 박희호 교수, 세종대 기계항공우주공학부 권보미 교수, KAIST 기계공학과 유홍기 교수(이상 교신저자) (아랫줄 왼쪽부터) 고려대 강지현 석박사통합과정, 국민대 손보람 교수, KAIST 한정무 박사후연구원 (이상 제1저자) [관련 기사 링크] https://www.korea.ac.kr/kustory/ko/artclView.do?layout=unknown&artclSeq=28334 https://www.enewstoday.co.kr/news/articleView.html?idxno=2420813 https://www.veritas-a.com/news/articleView.html?idxno=606533 https://dhnews.co.kr/news/view/1065581483988615 https://edu.donga.com/news/articleView.html?idxno=106527
고려대-LG화학 “골칫덩이 천막·현수막 폐기물, PET·PVC로 동시에 재활용” △ 실생활에 사용되는 PVC-PET 복합 타포린 폐기물을 생물 유래 촉매(베타인)를 이용한 글리콜리시스 공정으로 처리해 PET는 단량체(BHET)로 화학적 재활용하고, PVC는 고형분(재활용 r-PVC)으로 회수해 기계적 재활용하며, 용매(EG)는 재사용하는 통합 재활용 공정 천막과 현수막을 폐기하지 않고 재활용할 수 있는 길이 열렸다. 고려대학교(총장 김동원) 융합생명공학과 김경헌 교수 연구팀이 경북대학교 김동현 교수 연구팀, LG화학 윤정훈 부장 연구팀과 공동으로 ‘PVC 타포린’을 재활용할 수 있는 촉매 기반 공정 기술을 개발했다. 비바람에 강하고 잘 찢어지지도 않는다. PVC 타포린은 천막, 현수막, 트럭 덮개, 물류 커버 등 실생활에 널리 쓰이는 방수 플라스틱 소재다. 그 내구성의 비결은 바로 구조에 있다. PVC 필름 내부에 PET 섬유가 강하게 결합한 형태로, 기존 재활용 공정으로는 두 물질을 분리하는 것이 거의 불가능했다. 이로 인해 폐기물의 대부분을 소각 또는 매립해왔고, 이는 환경 오염과 탄소 배출 증가로 이어졌다. *PVC(폴리염화비닐): 염소 성분을 함유해 불에 강하며, 첨가제에 따라 다양하게 활용할 수 있는 플라스틱 *PET(폴리에틸렌 테레프탈레이드): 투명하고 튼튼한 플라스틱. PET병을 생각하면 이해가 쉽다. 연구팀은 생물에서 유래한 물질인 ‘베타인’에서 해결법을 찾았다. 베타인을 촉매로 한 글리콜리시스 공정으로 폐타포린을 190℃에서 2시간 반응시킨 결과, PET만 분해되고 PVC는 화학적 손상 없이 고체 상태 그대로 회수됐다. 또 PET 성분의 77%가 분해되어 다시 PET를 제조할 수 있는 핵심 화학 원료인 BHET(비스-하이드록시에틸 테레프탈레이트)로 탈바꿈했다. *글리콜리시스(glycolysis): 고분자 플라스틱을 에틸렌글리콜 용매와 반응시켜 분자 사슬을 끊어내는 화학적 분해 방식 베타인을 활용한 글리콜리시스 공정 중, PVC에 포함된 탄산칼슘과 칼슘·아연 안정제가 PET 분해를 촉진하는 촉매 역할을 한다는 사실도 밝혀졌다. 불순물로 여겨졌던 첨가제가 오히려 공정 효율을 향상시킬 수 있다는 새로운 발견으로, 향후 복합 플라스틱 재활용 공정 설계에 중요한 시사점을 제공한다. 경제성 측면에서도 우수한 성과를 보였다. PET 분해에 사용된 에틸렌글리콜 용매를 별도의 정제 과정 없이 최대 3회까지 재사용할 수 있다. 공정을 반복해도 PET가 원료(BHET)로 변하는 효율이 떨어지지 않고 안정적으로 유지됐으며, 재생 PVC의 생산 비용은 약 1.46 달러/kg 수준으로 추정됐다. 이는 virgin PVC(새 플라스틱, 약 1.01달러/kg)보다 다소 높지만, 폐타포린 처리 비용을 절감할 수 있고 원료가 생산된다는 점에서 부가가치가 높다. 김경헌 교수는 “복합 구조 플라스틱은 재활용이 어렵다는 이유로 대부분 폐기되어 왔다”며 “이번 연구는 분리공정 없이도 복합 폐플라스틱을 동시에 자원화할 수 있음을 입증한 사례”라고 밝혔다. 또한 “산업용 타포린뿐 아니라 다양한 PET 함유 복합 고분자 폐기물에 적용 가능한 플랫폼 기술로 확장될 수 있을 것”이라고 말했다. 본 연구 성과는 촉매 분야의 세계적인 학술지인 ‘Chinese Journal of Catalysis(IF=17.7, 상위 0.7%)’온라인에 2월 3일 게재됐다. *논문명: Recycling of PVC tarpaulin reinforced with PET through glycolysis using betaine, a bio-based catalyst *DOI: 10.1016/S1872-2067(25)64867-4 *URL: https://doi.org/10.1016/S1872-2067(25)64867-4 이번 연구는 한국연구재단 바이오의료기술개발사업의 미국 NSF-한국 NRF 글로벌센터 사업, 해양수산부 한·미 공동 해조류 바이오매스 사업의 지원을 받아 수행됐다. [연구진 사진] △ (왼쪽부터) 고려대 대학원 융합생명공학과 김재균 박사과정(제1저자), 원예진 석사(공동 제1저자), LG화학 윤정훈 부장, 경북대 식품공학부 김동현 교수(공동 교신저자), 고려대 생명과학대학 식품공학과 및 대학원 융합생명공학과 김경헌 교수(교신저자) 기사작성: 커뮤니케이션팀 이은지(eeunjii@korea.ac.kr) <고대소식 링크> https://www.korea.ac.kr/ko/552/subview.do?enc=Zm5jdDF8QEB8JTJGa3VzdG9yeSUyRmtvJTJGYXJ0Y2xWaWV3LmRvJTNGYXJ0Y2xTZXElM0QyODI4NiUyNnNpdGVJZCUzRGtvJTI2cGFnZSUzRDElMjZmaW5kVHlwZSUzRCUyNmZpbmRXb3JkJTNEJTI2ZmluZENsU2VxJTNEOCUyNnJnc0JnbmRlU3RyJTNEJTI2cmdzRW5kZGVTdHIlM0QlMjY%3D
전태훈 교수(생명공학부) 헤모글로빈 전환 조절하는 핵심 단백질 규명 - 난치성 혈액 질환 극복할 새로운 유전자 치료 전략 제시 - □ 한국연구재단은 고려대 생명과학대학 생명공학부 전태훈 교수 연구팀이 적혈구 분화 과정에서 헤모글로빈 전환을 조절하는 핵심 단백질 LDB1의 역할을 규명했다고 23일 밝혔다. 이번 연구 성과는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구 사업의 지원으로 수행됐으며, 국제 학술지인 ‘Redox Biology (IF=11.9, 생화학·분자생물학 분야 상위 4.5%)’ 온라인에 2월 4일 게재됐다. △ (왼쪽부터) 전태훈 교수(책임저자), 박시원 박사(제1저자), 최창용 박사(제1저자), 박인병 박사(제1저자) □ 헤모글로빈 전환은 태아기에서 성체기로 이어지는 적혈구 분화 과정의 핵심 단계다. 이 전환이 제대로 이뤄지지 않으면 성체형 헤모글로빈 생성이 감소해 베타-지중해빈혈(β-thalassemia)과 같은 유전성 빈혈이 발생한다. 그러나 이 전환을 조절하는 상위 조절 인자와 분자 기전이 완전히 밝혀지지 않아 베타-지중해빈혈과 같은 유전성 빈혈 질환의 근본적 치료를 위한 분자적 표적을 제시하는 데 한계가 있었다. □ 이에 연구팀은 적혈구 전구세포에서 LDB1 단백질이 선택적으로 결핍된 생쥐 모델을 이용, LDB1이 태아형 헤모글로빈 억제 유전자의 발현을 직접 촉진하는 전사 활성화 인자로 작용한다는 사실을 밝혀냈다. □ 이번 연구는 적혈구 분화와 헤모글로빈 전환 메커니즘에 대한 이해를 한 단계 심화시킨 것으로, 향후 베타-지중해빈혈 및 사립체성 빈혈(sideroblastic anemia) 등 산화 스트레스 관련 혈액 질환의 치료 전략 개발에 중요한 단초를 제공할 것으로 기대된다. [언론 보도자료 링크] https://www.dongascience.com/news/76462 https://www.etnews.com/20260223000179 https://view.asiae.co.kr/article/2026022309100910061 https://www.news1.kr/local/daejeon-chungnam/6079746 https://www.dt.co.kr/article/12047865?ref=naver
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