본 연구단에서는 이온 통로를 통한 신호전달물질 분비 기작에 대한 연구를 활발히 진행하고 있습니다. 이전에 소뇌 성상교세포에서 나오는 GABA에 의해서 지속적 억제(tonic inhibition)가 나타난다는 사실을 보고한 바 있고, 알츠하이머병 모델의 성상교세포에서 MAO-B 효소의 putrescine-분해 작용을 통해 GABA가 생성 및 분비되는 것을 보고하였습니다. 우리는 알츠하이머병에서 더 나아가 파킨슨병, 뇌졸중, 척수 손상, 비만, 간질 등에서 나타나는 비정상적 GABA의 생성 원인 규명과 이를 통한 치료 방법에 대한 연구를 진행하고 있습니다.

본 연구단에서는 대표적인 신호전달물질로 알려진 glutamate 분비 기작에 대한 연구도 진행하고 있습니다. 이전 연구에서 우리는 성상교세포에서 TREK-1 이온 통로와 Best1 이온 통로를 통한 고속(高速), 저속(低速)성 glutamate 분비가 일어남을 보고한 바 있습니다. 그리고 PAR1 활성화를 통한 glutamate 분비가 시냅스 가소성을 조절할 수 있음 또한 보고한 바 있습니다. 이로써 우리는 성상교세포가 뇌에서의 흥분-억제 균형 (E-I balance)을 조절하는 핵심 세포임을 증명하였습니다. 이 기작을 토대로 우리는 "흥분-억제 불균형"으로 인해 나타나는 질병들로 알려진 조현병, 자폐증, ADHD, 간질, 우울증의 발병 원인과 치료 방법에 대한 연구를 진행하고 있습니다.

본 연구단에서는 TWIK-1과 TREK-1 이형중합체가 성상교세포의 수동적 전도성(passive conductance)을 담당한다는 것을 보고하고, 간질, 우울증 및 불안 장애의 잠재적 치료 표적을 제안한 바 있습니다. 그리고 세계 최초로 Aquaporin-4 이온 통로(물 통로)를 통한 성상교세포의 부피 변화가 시냅스 가소성에 중요하며, 생쥐에서의 공간 학습, 기억 뿐만 아니라 인간 언어 학습, 기억에 중요하다는 것을 증명하였습니다. 우리는 "성상교세포의 부피 변화를 통한 시냅스 가소성 조절"이라는 새로운 개념이, 신경세포 간 가소성 조절 기작에 대한 깊고 올바른 이해와 패러다임의 변화에 일조할 것이라고 기대하고 있습니다.

본 연구단에서는 신호전달물질 연구 과정 중 신경성 염증 상태에서 성상교세포의 활성화된 형태인 반응성 교세포가 증가한 것을 확인한 바 있습니다. 반응성 성상교세포가 여러 퇴행성 뇌질환에서 보고된 바 있음에도 불구하고 반응성 성상교세포의 기능은 실험 모델의 부재로 파악하기 어려웠습니다. 우리는 개발한 성상교세포-특이적 독소 수용체 모델을 통해, 선택적으로 반응성 성상교세포를 만들고, 이를 통해 중증 반응성 성상교세포가 신경 퇴행성 알츠하이머병을 일으키는 결정적인 인자임을 확인하였습니다. 반응성 성상교세포의 병리적 기능을 표적으로 하는 약물 후보 물질을 개발하여 알츠하이머병 뿐만 아니라 파킨슨병, 외상성 뇌 손상, 뇌졸중 등 다른 퇴행성 질환의 치료 방법을 제안하고자 합니다.