Microscope

PROJECT

 
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AUTOPHAGIC CELL DEATH
ADULT NEURAL STEM CELL

오토파지 세포 사멸
​성체 신경 줄기세포

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NEUROIMMUNITY
MICROGLIA

신경면역
마이클크글리아

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ALZHEIMER'S DISEASE
DRUG DEVELOPMENT

알츠하이머 질환
​신약 개발

Major Research Interests

(1) Mechanisms of neurodegeneration, neuroinflammation and neuronal cell death

(2) Role of autophagy in Alzheimer's disease, stress and depression

(3) Role of autophagy in glia cell function and neuroinflammation

(4) Regenerative therapy of neurodegenerative diseases

(5) Role of mitochondria in neurodegeneration and neuronal cell death

 

공동 연구 기관

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DGIST 유성운 교수 연구실은, GemVax&KAEL과 공동연구를 통해 알츠하이머 치료 물질의 효능과 기전연구를 진행하고 있습니다.

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DGIST 유성운 교수 연구실은, OATC와 함께 항염효과가 있는 약물의 효능 및 기전연구를 진행하고 있습니다.

 
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AUTOPHAGIC CELL DEATH OF ADULT NEURAL STEM CELLS

Autophagic cell death (Type II programmed cell death) is associated with the formation of autophagic vesicles and lysosomal protease-dependent degradation without hallmarks of apoptosis. We have recently reported that autophagy is the primary cell death mechanism in adult hippocampal neural stem cells under chronic stress despite their intact apoptotic capability. The role of autophagy and its molecular mechanisms in neurodegeneration remain to be elucidated. Our study will bring to light the role of autophagy in loss of endogenous neural stem cells in neurodegenerative diseases, such as Alzheimer’s disease and Parkinson’s disease.

만성 스트레스는 기억력 감퇴 등의 뇌인지 기능 저하와 불안증, 우울증을 일으켜 뇌질환과 정서장애, 정신질환의 직접적 원인이 된다고 보고되었습니다. 특히, 기억과 학습, 정서를 관장하는 해마(hippocampus)는 스트레스에 매우 취약한 부위로 알려져 있습니다. 해마 내 dentate gyrus에 위치한 성체 해마 신경줄기세포는 성체 신경 발생 (adult hippocampal neurogenesis) 과정을 통해 학습, 기억에 기여할 뿐만 아니라 스트레스 반응을 완충하는데 중요한 역할을 합니다. 하지만, 만성 스트레스는 성체 신경 발생을 억제하여 학습 및 기억 능력을 감퇴시키고 우울증을 일으킨다고 보고되었습니다. 만성 스트레스는 성체 해마의 신경 발생을 억제하고 신경줄기세포 수를 감소시키지만, 그 기전은 잘 알려져 있지 않았고, 특히 대표적인 세포사멸 기전인 아팝토시스 (apoptosis) 마커가 관찰되지 않아 세포사멸은 중요하지 않다는 것이 정설이었습니다. 본 연구진은 최근 만성 스트레스가 성체 해마 신경줄기세포에서 아팝토시스가 아닌, 오토 파지 세포사멸을 초래하여, 신경 발생을 억제한다는 것을 처음으로 밝혀 스트레스에 의한 신경 발생 억제의 새로운 기전을 제시하였습니다. 현재 스트레스로 인한 성체 해마 신경줄기세포의 오토 파지 세포사멸의 구체적인 기전과 핵심 인자를 발굴하고, 퇴행성 뇌질환에 미치는 영향에 대해 연구 진행 중입니다.

 
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MICROGLIA / NEUROINFLAMMATION

Microglia are resident immune cells in the central nervous system (CNS) and play essential roles in the maintenance of brain homeostasis and pathogenesis of a variety of neurological disorders. Especially, we are interested in the roles of microglia and neurobiological mechanisms in the onset and progress of Alzheimer disease (AD). High levels of inflammatory mediators are found in the plasma of AD patients and strongly associated with dementia. We are studying the genetic, epigenetic and cellular mechanisms regulating microglia function in AD. This study will reveal previously unknown pathogenic link between brain immunity and AD.


Also, we are developing novel small molecules for the treatment of AD by resolving neuroinflammation and improving amyloid beta degradation and memory function in AD1models in collaboration with several biotech and pharmaceutical companies. Our study will contribute to innovative anti-inflammatory therapeutic design for the treatment of AD.

​미세아교세포는 중추신경계의 대식세포로서, 뇌의 항상성 유지 및 신경질환에서의 면역반응을 담당하는 세포이다. 특히, 알츠하이머병의 발생과 진행과정에 있어, 미세아교세포의 염증반응 및 대식세포작용은 매우 중요한 요소로 작용한다. 본 연구실은 유전학, 후생유전학, 세포생물학, 행동학적 접근을 바탕으로 밝혀지지 않았던 미세아교세포와 알츠하이머병 사이의 병리학적 연관성 타겟을 발굴하고 이를 바탕으로 미세아교세포 활성조절을 통한 알츠하이머병 치료를 목적으로 한다.

 
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STRESS & ALZHEIMER'S DISEASE

Today, psychological stress has been known as a risk factor for accelerating various diseases including neurodegenerative disease. Especially, since stress impinges on the function of hippocampus in the brain, it causes depression, anxiety and mood disorder as well as memory/cognitive disorder. Moreover, it also aggravates dementia. However, it still remains elusive how stress exacerbates dysfunction of hippocampus in dementia.

Adult hippocampal neural stem cells play important roles to fulfil various functions in the brain such as control of feelings, spatial memory and cognition by generating new neurons in the hippocampus , the center of neurogenesis in the brain. Also, adult hippocampal neurogenesis is known for being damaged in early stage of AD. But, the underlying causes and mechanisms have not been understood.

Therefore, we aim to prove the hypothesis, “Psychological stress, a risk factor of dementia, leads early-onset of dementia by disrupting adult hippocampal neurogenesis”. We are analyzing whether AD causing mutation aggravates the death of adult hippocampal neural stem cells and loss of their pluripotency by the stress. 

These results will overcome the limitation in beta-amyloid hypothesis/tau hypothesis by revealing the mechanism how stress impairs adult neurogenesis, the one of causing factors in multifactorial AD. Furthermore, it will contribute to the novel therapeutic design for the treatment or prevention of AD.

오늘날 많은 현대인들이 겪고 있는 정신적 스트레스는 뇌신경질환을 포함한 많은 질병을 유발, 가속화시키는 주요 위험인자로 알려져 있습니다. 특히, 스트레스는 성인 뇌의 해마에 영향을 줌으로써 우울증, 불안 및 정서조절 장애와 기억력/인지기능 감퇴를 일으키며, 치매 발병을 악화시킵니다. 하지만 치매 발병에서 스트레스가 뇌의 해마 기능을 악화시키는 정확한 기전은 아직 잘 알려져 있지 않습니다.

성체 해마신경줄기세포(adult hippocampal neural stem cells)는 뇌의 신경발생 중추인 해마에서 새로운 뉴런을 만들어,  정서 조절, 공간기억 및 인지 등 뇌의 다양한 기능을 수행하는데 중요한 역할을 하고 있습니다. 또한 성체 해마 신경줄기세포에 의한 신경발생은 알츠하이머 초기 단계에 손상을 받는다고 알려져 있으나 그 원인은 아직 밝혀지지 않았습니다..

따라서 저희 연구실은 치매위험인자로 알려진 정신적 스트레스가 성체 해마신경발생 (adult hippocampal neurogenesis)를 저해하여 치매를 조기에 유도한다는 가설을 입증하기 위해 다양한 연구를 수행하고 있습니다.  저희 연구실은 치매 돌연변이 유전자가 정신적 스트레스에 의한 성체 해마 신경줄기세포의 사멸 및 분화능(새로운 신경세포를 만들어내는 능력) 저하를 촉진하고 마우스의 공간 기억에 영향을 주는지 연구하고 있습니다. 이런 연구결과들은베타 아밀로이드 / 타우 과인산화 병리 억제 기전에 국한 되어있었던 기존 가설들을 넘어, 다원적인 병인에 의해 발생하는 알츠하이머 병의 기전을  신경줄기세포 측면에서 새롭게 밝히고, 스트레스에 의한 치매악화기전을 저해하는 새로운 타깃의 치매약물 개발 제시 및 임상에서의 신경줄기세포 치료의 가능성을 제시할 것입니다.