세포 신호전달 치료 연구실(Laboratory of Cellular Signaling Therapeutics (LCST))은 생화학적 기법과 분자 생물학적 기법을 바탕으로 세포 생장, 근육 생장, 임신유지, mRNA 백신 부작용과 관련된 신호전달 기작을  연구하고 있다.
mTOR network과 연관된 여러 종류의 세포내 조절 신호들에 의한 조절 메카니즘을 기반으로 하여 근육 분화 기전, 근감소증, 착상기전,  조기난소부전, mRNA 백신 부작용 등의 새로운 신호 조절 기작을 밝히고자 한다. 

1.  생체 유래 mTORC1 활성 도메인과 근육 증진 기작

Mammalian target of rapamycin complex1(mTORC1)은 세포의 생장을 조절하는 master regulator 로 세포 내외의 다양한 신호에 의해 활성화되는 것으로 알려져 있다. 특히 amino acid availability 는 mTOR를 활성화시키는 주요한 신호인데 phospholipase D1 (PLD1)이 amino acid에 의해 활성화되어 lysosome에서의 mTOR의 활성화한다. leucyl-tRNA synthetase (LRS)는 amino acid를sensing 하는 조절인자로써 mTORC1의 lysosome의 localization을 조절하고 또한, class III PI3 kinase 인 Vps34-PLD1를 조절하여 mTORC1를 활성화 시킴을 본연구실이 규명한 바 있다.

최근, LRS C-말단의 UNE-L domain이 mTORC1의 활성화 domain 임을밝히고 UNE-L domain 의 근육 재생촉진효과를 확인하였다. 또한 UNE-L domain 을 근육 특이적으로 전달하는 방법과 UNE-L의 근육 재생 조절 기전을 밝힘으로 mTOR 활성 도메인을 이용한 근육증강제를 개발하고 있다.  

이에 본 연구실은 생체 유효 펩타이드의 근육 재생 약효를 검정하여 근감소증 치료제로서의 개발 가능성을 확보하고 근육 생장조절인자 기반 근육질환 치료제 개발의 가능성을 확립하고자 한다. 또한, 본 연구를 통해 구축된 근육 세포 특이적인 유효 펩타이드 전달 기술은 다양한 근육조절인자를 활용한 근육치료제 개발에 활용될 것으로 기대된다. 근육 질환 치료제 확립은 근육 질환뿐만 아니라, 근육 증진을 통한 대사성 질환 극복 기술 개발에 크게 기여할 것으로 기대되며, 더 나아가 근감소증의 초기 예방으로 인해 추가로 발생하는 당뇨, 심혈관 질환, 골절 등을 막음으로써 노년 삶의 질을 높이는 대안이 될 것 이다.

또한, 근감소증 극복을 위한 치료제의 대안으로 극지 유래 새로운 소재를 발굴하여 근육 증진 효과를 스크리닝함으로써 극지 환경 유래 근감소증 치료제의 소재를 발굴하고 있다.

2.   자궁내막에서 mTOR와 PLD/PA의 역할 규명 

자궁 내막 기질세포의 분화과정인 decidualization은 embryo의 착상과 임신유지에 중요하다. 본 연구실에서는 이 과정 중에 1)PLD1/ PA, 2) mTORC1과 mTORC2의 활성 변화 및 발현의 변화가 중요함을 밝혔다.
이에 본 연구실은 이 과정에 관여하는 다양한 조절인자를 발굴 규명하여 불임 진단인자 혹은 치료 타겟으로의 가능성을 타진하고 있다. 이를 위해 오가노이드를 통한 자궁환경을 재연 및 조절 인자의 knockout mouse 모델을 이용한 조절인자의 규명등을 시도하고 있다. 

3.   mRNA 백신 접종에 따른 부작용 바이오 마커의 규명

코로나 팬더믹을 거치면서 긴급 승인후 사용된  mRNA 백신은 감염병을 극복하는 대안으로 제시되었다. 하지만 mRNA 백신 접종 후 나타나는 여러가지 임상적인 부작용이 보고되고 이를 극복하기 위한 부작용 유발 기전 규명요구가 있다.

특히, 본 연구실은 mRNA 백신이 생체에 도입되는 근육에서 발생되는 mRNA 백신에 의한 면역 기전 및 이에 의한 근육세포내의 변화를 연구하고 부작용 바이오 마커를 발굴하여 부작용 고위험군 선별을 위한 임상기준을 마련을 하고자 한다. 또한, 부작용 마커 선별을 위한 비임상모델을 확립하고 바이오마커를 규명하여 mRNA 백신 접종에 대한 두려움 극복에 기여하고자 한다.