위진홍 가톨릭대 의대 생리학교실 교수팀이 과학기술정보통신부 주관 2025년도 우수신진연구사업과 신진연구자 인프라지원사업에 연이어 선정됐다.

이는 세포소기관 간 상호작용 및 신호전달 기전을 밝히고 이를 통한 희귀질환 치료 표적 개발에 관한 연구 성과와 미래 가능성을 인정받은 결과라고 연구팀은 설명했다.

위 교수는 우수신진연구사업에서 ‘리소좀 TRPML(Transient Receptor Potential cation channel, Mucolipin subfamily) 이온채널 기반 세포소기관 조절로 질환 신규 치료 표적 제시’라는 주제를 통해, 5년간 약 12억5000만원 규모의 정부 지원을 받아 연구를 진행한다.

연구의 핵심은 ‘리소좀’(Lysosome)이라는 세포 속 작은 기관에 있다. 리소좀은 세포 안에서 필요 없어진 물질을 분해하고 재활용하는 청소부 역할을 한다. 하지만 단순한 청소부 그 이상으로, 리소좀을 중심으로 한 단백질 분해는 세포 영양분 공급 체계, 항상성 유지, 질병 조절에 핵심적인 역할을 한다.

특히 리소좀 안의 칼슘(Ca²⁺) 신호가 세포 내 여러 현상—예를 들어 세포 내 청소 작용(오토파지), 세포 간 신호전달, 생존 결정 등에 깊이 관여하며, 이 과정에 핵심적인 역할을 하는 게 바로 TRPML 이온채널이다.

TRPML은 리소좀이나 엔도좀(endosome)에 존재하는 비선택적 양이온 채널이다. 이 채널은 칼슘 외에도 마그네슘(Mg²⁺), 철(Fe²⁺), 아연(Zn²⁺) 등 다양한 이온의 이동을 조절한다.   

이들 이온의 흐름은 단순한 물질 이동이 아닌, 세포 내 소기관 간의 소통과 연결에 관여하며, 세포가 어떤 방향으로 반응할지를 결정짓는 일종의 ‘사령탑’ 역할을 한다.

위 교수는 이번 연구를 통해 이온채널 활성의 변화가 세포 내에서 소기관 간 결합, 칼슘 전달, 신호전달 네트워크 해석과 같은 세포소기관 간 신호체계를 통합적으로 분석한다. 결국 세포 생존/사멸 결정 경로에 어떤 영향을 미치는지를 규명함으로써, 신규 치료 표적을 도출할 계획이다.   위진홍 가톨릭대 의대 생리학교실 교수아울러 위 교수는 신진연구자 인프라지원사업을 통해 첨단 이미징 장비인 ‘홀로토모그래피’(Holotomography) 시스템도 도입할 예정이다. 이 장비는 세포를 염색하거나 손상시키지 않고, 굴절률을 이용해 살아있는 세포의 3차원 구조를 실시간으로 고해상도로 관찰할 수 있다.

세포소기관은 형태가 고정적이지 않고 역동적으로 변화하기 때문에 결합과 해리, 신호전달 조절은 질환의 발생과 밀접한 관련이 있음에도 불구하고 실시간 분석에 한계가 있었다. 위 교수는 홀로토모그래피 기술을 활용해 세포소기관의 역동성, 상호작용, 활성 기전을 규명하고, 이를 질환 진단 및 치료 표적 개발로 확장할 방침이다.

이번 과제 선정은 단순히 기초연구를 넘어 세포소기관 원천기술 확보 및 신약개발 플랫폼 구축으로 이어질 가능성을 높이고 있다. 위진홍 교수는 “세포소기관 이온채널은 생명현상의 근본을 이해하는 중요한 연구 주제”라며 “이 분야의 기술 선점은 미래 의료 패러다임 전환과 신성장동력 확보에 직결될 것”이라고 강조했다.

위 교수팀은 전기생리학을 활용해 세포소기관 이온채널을 연구할 수 있는 원천기술을 확보한 국내 최초이자 유일한 그룹이다. 2021년 관련 논문을 ‘Nature’ 학술지에 발표하며 세계 최고 수준의 연구 역량을 가진 연구자로 검증받은 바 있다. 이번 과제를 통해 희귀질환뿐 아니라 대사질환, 신경계질환, 노화 관련 성인병 등에서 신규 치료기전 발굴과 선도물질 개발을 기대하고 있다.