[연구자 요약] 원종하 박사후연구원은 학습과 기억에서의 활성 의존성 성상교세포 proBDNF 방출, 그리고 환경 의존성 BDNF 발현 연구를 통해 뇌 기능의 근본 원리를 탐구하고 있습니다. 특히, 광유전학 기반의 시냅스 전달 및 행동 조절 도구 개발에 주력하며, 소포체 방출을 가역적으로 억제하는 'Opto-vTrap' 개발에 기여했습니다. 성상교세포 내 칼슘 활동의 기능과 뇌졸중, 파킨슨병 등 병리적 상태에서의 성상교세포 분자 기능 연구를 통해 뇌 질환 메커니즘을 규명하고 있습니다. 또한, COVID-19 진단 프로토콜 개발과 같은 진단 도구 개발에도 적극적으로 참여하여 사회적 기여를 하고 있습니다. Confocal, Live-cell, Super-resolution imaging 등의 첨단 이미징 기법, 전기생리학, 분자생물학(qRT-PCR, NGS 포함), 일차 배양 및 동물 행동 실험 등 다채로운 실험 기법을 활용하여 연구의 깊이를 더하고 있습니다. 궁극적으로 뇌 과학의 이해를 증진시키고, 뇌 질환 진단 및 치료법 개발에 기여하는 것을 목표로 합니다.

직책

POST-DOC

소속 기관

기초과학연구원 (인지 및 사회성 연구단)

연구실

인지 및 사회성 연구단

연구 분야

광유전학 기반 신경 기능 및 행동 조절 연구: 본 연구실은 광유전학 기술을 활용하여 신경계의 기능과 행동을 정밀하게 조절하고, 이를 통해 다양한 뇌 질환의 발병 메커니즘을 규명하는 데 중점적인 연구를 수행하고 있습니다. 특히, 빛을 이용하여 신경 시냅스 전달 및 소포체 방출을 가역적으로 억제하는 'Opto-vTrap'과 같은 혁신적인 광유전학 프로브 개발에 성공하며 신경 활동 조절의 새로운 가능성을 제시하고 있습니다. 이러한 기술은 학습 및 기억과 같은 고등 뇌 기능 연구뿐만 아니라, 뇌졸중 및 파킨슨병과 같은 신경병리학적 상태에서 별아교세포를 비롯한 신경 세포 분자들의 역할을 탐구하는 데 활용됩니다. 연구실은 Confocal, Live-cell, Super-resolution imaging 등 첨단 이미징 기술과 전기생리학적 기법을 결합하여 신경회로의 변화를 실시간으로 관찰하고 분석합니다. 또한, 동물 행동 실험(Fear conditioning, Open field test 등)을 통해 신경 활동 조절이 실제 행동에 미치는 영향을 종합적으로 평가합니다. 이러한 다각적인 접근 방식은 신경계의 복잡한 작동 원리를 이해하고, 뇌 기능 이상으로 발생하는 질병의 진단 및 치료 전략 개발에 기여하는 것을 목표로 합니다. 궁극적으로, 광유전학 기반의 정밀한 신경 조절 기술은 미래 신경과학 연구의 핵심 동력이 될 것입니다., 성상교세포 기능 및 뇌 가소성 연구: 본 연구실은 뇌 기능의 핵심 조절자로서 성상교세포(astrocyte)의 역할을 규명하고, 특히 학습과 기억 과정에서의 성상교세포 기능 변화와 뇌 가소성 메커니즘을 심도 깊게 연구하고 있습니다. 학습 및 기억 형성에 중요한 활성 의존적 성상교세포 proBDNF 방출과 환경 의존적 BDNF 발현 조절 기전을 밝히는 데 집중하며, 뇌의 정보 처리 및 저장 능력 향상에 기여하는 새로운 경로를 탐색하고 있습니다. 연구실은 성상교세포 내 칼슘 활동의 역동적인 변화를 추적하고, 이것이 신경회로의 활성 및 가소성에 미치는 영향을 분석합니다. 이를 위해 Live-cell calcium imaging, whole-cell patch clamp 전기생리학, 분자생물학적 분석(qRT-PCR, NGS) 등 다양한 첨단 기법을 활용하여 성상교세포-신경원 상호작용의 복잡성을 해명합니다. 또한, 일차 배양된 성상교세포와 신경원을 이용한 실험 모델을 구축하여, 특정 분자들의 기능적 역할을 심층적으로 연구합니다. 이러한 연구는 알츠하이머병과 같은 퇴행성 뇌 질환에서 나타나는 인지 기능 저하의 근본 원인을 이해하고, 성상교세포를 표적으로 하는 새로운 치료 전략 개발의 토대를 마련하는 데 중요한 역할을 합니다., 분자 진단 및 첨단 생체 이미징 기술 개발: 본 연구실은 질병의 조기 진단 및 예후 예측을 위한 혁신적인 분자 진단 기술과 첨단 생체 이미징 기법 개발에 집중하고 있습니다. 특히, 전 세계적으로 중요한 공중 보건 문제였던 COVID-19에 대한 실험실 안전 기반의 저비용 진단 프로토콜을 개발하고, 타액 검체 기반의 qRT-PCR 진단 프로토콜을 고도화하여 실제 팬데믹 대응에 기여하는 실질적인 성과를 창출했습니다. 이러한 경험을 바탕으로 다양한 감염병 및 질환에 적용 가능한 진단 도구 개발 연구를 지속하고 있습니다. 연구실은 생체 현상을 고해상도로 관찰하고 분석하기 위한 다양한 이미징 기술, 즉 Confocal, Live-cell, Intrinsic optical signaling, Super-resolution, Calcium imaging, TIRF, Multi-photon imaging 등을 능숙하게 활용하고 있으며, 새로운 이미징 프로브 및 분석 방법론 개발에도 적극적으로 참여하고 있습니다. 분자생물학적 기술(SNP analysis, cloning, qRT-PCR, NGS)과 영상 기술의 융합을 통해 세포 및 조직 수준에서 복잡한 생체 현상을 시각화하고 정량적으로 분석하는 역량을 보유하고 있습니다. 본 연구는 정밀 의학 시대에 발맞춰 질병 진단의 정확도와 신속성을 향상시키고, 기초 생명 과학 연구의 시각적 이해를 높이는 데 기여할 것입니다.

키워드

COVID-19진단, 생체이미징, 뇌질환, 광유전학프로브, 동물행동분석, 학습기억, 신경과학, 분자생물학, 전기생리학, 뇌졸중, 파킨슨병, 광유전학, 시냅스전달, 진단기술, 별아교세포, 광유전학 기반 신경 기능 및 행동 조절 연구, 본 연구실은 광유전학 기술을 활용하여 신경계의 기능과 행동을 정밀하게 조절하고, 이를 통해 다양한 뇌 질환의 발병 메커니즘을 규명하는 데 중점적인 연구를 수행하고 있습니다. 특히, 빛을 이용하여 신경 시냅스 전달 및 소포체 방출을 가역적으로 억제하는 'Opto-vTrap'과 같은 혁신적인 광유전학 프로브 개발에 성공하며 신경 활동 조절의 새로운 가능성을 제시하고 있습니다. 이러한 기술은 학습 및 기억과 같은 고등 뇌 기능 연구뿐만 아니라, 뇌졸중 및 파킨슨병과 같은 신경병리학적 상태에서 별아교세포를 비롯한 신경 세포 분자들의 역할을 탐구하는 데 활용됩니다. 연구실은 Confocal, Live-cell, Super-resolution imaging 등 첨단 이미징 기술과 전기생리학적 기법을 결합하여 신경회로의 변화를 실시간으로 관찰하고 분석합니다. 또한, 동물 행동 실험(Fear conditioning, Open field test 등)을 통해 신경 활동 조절이 실제 행동에 미치는 영향을 종합적으로 평가합니다. 이러한 다각적인 접근 방식은 신경계의 복잡한 작동 원리를 이해하고, 뇌 기능 이상으로 발생하는 질병의 진단 및 치료 전략 개발에 기여하는 것을 목표로 합니다. 궁극적으로, 광유전학 기반의 정밀한 신경 조절 기술은 미래 신경과학 연구의 핵심 동력이 될 것입니다., 성상교세포 기능 및 뇌 가소성 연구, 본 연구실은 뇌 기능의 핵심 조절자로서 성상교세포(astrocyte)의 역할을 규명하고, 특히 학습과 기억 과정에서의 성상교세포 기능 변화와 뇌 가소성 메커니즘을 심도 깊게 연구하고 있습니다. 학습 및 기억 형성에 중요한 활성 의존적 성상교세포 proBDNF 방출과 환경 의존적 BDNF 발현 조절 기전을 밝히는 데 집중하며, 뇌의 정보 처리 및 저장 능력 향상에 기여하는 새로운 경로를 탐색하고 있습니다. 연구실은 성상교세포 내 칼슘 활동의 역동적인 변화를 추적하고, 이것이 신경회로의 활성 및 가소성에 미치는 영향을 분석합니다. 이를 위해 Live-cell calcium imaging, whole-cell patch clamp 전기생리학, 분자생물학적 분석(qRT-PCR, NGS) 등 다양한 첨단 기법을 활용하여 성상교세포-신경원 상호작용의 복잡성을 해명합니다. 또한, 일차 배양된 성상교세포와 신경원을 이용한 실험 모델을 구축하여, 특정 분자들의 기능적 역할을 심층적으로 연구합니다. 이러한 연구는 알츠하이머병과 같은 퇴행성 뇌 질환에서 나타나는 인지 기능 저하의 근본 원인을 이해하고, 성상교세포를 표적으로 하는 새로운 치료 전략 개발의 토대를 마련하는 데 중요한 역할을 합니다., 분자 진단 및 첨단 생체 이미징 기술 개발, 본 연구실은 질병의 조기 진단 및 예후 예측을 위한 혁신적인 분자 진단 기술과 첨단 생체 이미징 기법 개발에 집중하고 있습니다. 특히, 전 세계적으로 중요한 공중 보건 문제였던 COVID-19에 대한 실험실 안전 기반의 저비용 진단 프로토콜을 개발하고, 타액 검체 기반의 qRT-PCR 진단 프로토콜을 고도화하여 실제 팬데믹 대응에 기여하는 실질적인 성과를 창출했습니다. 이러한 경험을 바탕으로 다양한 감염병 및 질환에 적용 가능한 진단 도구 개발 연구를 지속하고 있습니다. 연구실은 생체 현상을 고해상도로 관찰하고 분석하기 위한 다양한 이미징 기술, 즉 Confocal, Intrinsic optical signaling, Super-resolution, Calcium imaging, TIRF, Multi-photon imaging 등을 능숙하게 활용하고 있으며, 새로운 이미징 프로브 및 분석 방법론 개발에도 적극적으로 참여하고 있습니다. 분자생물학적 기술(SNP analysis, cloning, qRT-PCR, NGS)과 영상 기술의 융합을 통해 세포 및 조직 수준에서 복잡한 생체 현상을 시각화하고 정량적으로 분석하는 역량을 보유하고 있습니다. 본 연구는 정밀 의학 시대에 발맞춰 질병 진단의 정확도와 신속성을 향상시키고, 기초 생명 과학 연구의 시각적 이해를 높이는 데 기여할 것입니다.