본 연구실에서는 중추신경계 질환에서 생체 내 신경줄기/전구세포를 활성화하여 신경회복을 유도하는 여러 가지 치료법을 연구하고 있다(Cell Transplant. 2016). 즉, 뇌혈관계 및 신경퇴행성 질환 동물 모델에서 신경영양인자 및 조혈성장인자 치료, 생체 내 reprogramming factors 발현 유도, 재활 운동을 반영하는 enriched environment 조성을 통하여 신경재생 및 신경가소성을 유도하는 전임상 단계의 연구를 수행하고 있다. 또한 최근에는 난치성 유전질환과 퇴행성 뇌질환에서 유전자가위 전달을 통한 유전자교정 치료를 시도하고 있다.

저산소성-허혈성 뇌손상 동물모델에서 erythropoietin(EPO) 및 G-CSF를 병합 투여했을 때, 특히 급성기 치료군에서 저산소 유도인자(HIF-1a)의 발현 증가, 신경재생 및 혈관생성 증가, 운동기능 회복 소견을 확인하였다(Neuroscience bulletin 2014).
또한 1상 임상시험으로 만성기 뇌졸중 환자 총 9명(예비연구 3명 및 이중맹검 무작위대조군 설정 임상시험 6명)에서 EPO 및 G-CSF 병합치료를 시행하였고 안전성을 검증하였다 (Int J Mol Sci. 2016; 국내 IRB 및 식약청 승인(4-2010-0468), 미국 ClinicalTrials.gov(NCT02018406) 등록). 이러한 결과를 기초로 아급성기 뇌졸중 및 외상성 뇌손상 환자로 적응증이 확장된 식약처 임상시험 계획서를 변경 승인 받고, 향후 2상 임상시험을 계획하고 있는 상태이다.

Doxycycline에 의해 4가지 다능성 인자(Pou5f1, Sox2, Myc 및 Klf4)가 발현될 수 있도록 형질전환 마우스에서 뇌허혈 모델을 구축하고, 뇌실 부위에 삼투압 펌프를 이용하여 1주일 동안 doxycycycline을 주입한 결과, 뇌실하 부위 및 선조체에서 신경교세포의 증식이 증가하였고, 혈관생성 및 운동기능의 회복을 확인하였다(Molecular Therapy 2016).
또한 저산소성-허혈성 뇌손상 동물모델에서 바이러스 백터를 이용하여 다능성 인자를 뇌실 부위에 주입하였을 때, 해마(hippocampus) 부위 신경재생 및 인지기능 회복을 확인하였다(Neural Plasticity 2016). 이러한 결과들은 향후 난치성 중추신경계 질환에서 새로운 약제 개발의 기반을 마련하고, 조직재생 유도의 치료적 근거를 제시할 수 있을 것이라 기대된다.

Enriched environment에 노출된 마우스의 뇌에서 신경시냅스 관련 유전자의 발현이 변화하는 소견을 관찰하였고(Neurorehabil Neural Repair 2013; Brain & NeuroRehabilitation 2016), 특히 도파민 신경가소성이 증가하는 기전을 규명하였으며(J Cereb Blood Flow Metab 2016), 혈관생성 및 기능회복이 증가하는 소견을 확인하였다(Plos One 2013).
또한 줄기세포 이식 후 enriched environment에 노출된 경우, 이식세포의 생착 및 신경분화가 증가하고(Cell Transplant 2013), 신경교세포 및 혈관생성이 활성화되는 소견을 관찰하였다(Int J Mol Sci. 2016). 다양한 행동검사(rotarod test, grip strength test, cylinder test, ladder walking test, open-field test)로 재활 운동의 신경회복을 확인하고, 치료기전을 규명하고 있으며, 이러한 연구들은 중추신경계 질환에서 재활 운동의 임상 치료적 응용 확대에 기여할 것으로 기대된다.

환자 유래 세포 및 역분화 줄기세포에서부터 분화된 표적(target) 세포에서 RNA 및 단백질을 추출하고, 유전자 및 단백질 발현 양상을 transcriptome, proteomic analysis를 통해 해당 질환에 영향을 미치는 후보 유전자를 발굴하여, 관련된 질환 기전을 규명하고 있다(루게릭병 PLoS One 2016; 임신성 고혈압 PLoS One 2016)

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