Department of Life Science · Gachon University 가천대학교 · 생명과학과
Laboratory of
Lipid Biochemistry
지질생화학 실험실
We study how lipids, sphingolipids in particular, drive chronic metabolic disease, and we engineer the delivery systems needed to correct it: cell-permeable proteins, nucleic-acid carriers, genome editors, and blood–brain barrier shuttles.
스핑고지질을 중심으로 지질 대사가 만성대사질환을 어떻게 유발하는지 연구하며, 세포 투과성 단백질, 핵산 전달체, 유전체 교정, 혈뇌장벽 셔틀 등 이를 교정하기 위한 전달 기술을 개발합니다.
- Research pillars
- 중점 연구분야
- 7
- Lab members
- 연구실 구성원
- 5
- At Gachon since
- 가천대 부임
- 2007
01 · About01 · 연구실 소개
Lipids as levers on disease
질병을 움직이는 지질
The Laboratory of Lipid Biochemistry sits in the Department of Life Science at Gachon University Graduate School. Our work runs from mouse genetics to molecular docking, connected by one question: how does lipid metabolism decide whether a tissue stays healthy?
지질생화학 실험실은 가천대학교 대학원 생명과학과에 소속되어 있습니다. 유전자 변형 마우스 모델부터 분자 도킹까지 폭넓은 방법론을 사용하지만, 질문은 하나입니다. 지질 대사는 어떻게 조직의 건강을 결정하는가?
We build genetically modified animal models of obesity, fatty liver and diabetes to pin down what individual sphingolipid species actually do, then translate those targets into therapeutics. That second half demands delivery, so a large part of the lab engineers the vehicles: cell-specific DNA/RNA carriers, directly transducible proteins, CRISPR-Cas9 systems with lower off-target burden, and peptide or nanoparticle shuttles that cross the blood–brain barrier.
비만, 지방간, 당뇨병 등의 유전자 변형 동물 모델을 구축해 개별 스핑고지질 대사체의 역할을 규명하고, 이를 치료 표적으로 발전시킵니다. 표적을 치료제로 옮기려면 전달 기술이 필요하기에, 연구실의 상당 부분은 전달체 개발에 집중합니다. 세포 특이 DNA/RNA 전달체, 직접 투과 단백질, 오프타게팅을 줄인 CRISPR-Cas9 시스템, 그리고 혈뇌장벽을 통과하는 펩타이드·나노입자 셔틀입니다.
Increasingly we pair the bench with computation: AlphaFold, ESM-3 and Chai-2 for structure prediction, molecular docking for structure-based design, to ask how proteins fold and evolve before we ever pick up a pipette.
최근에는 실험과 계산을 함께 활용합니다. AlphaFold, ESM-3, Chai-2 기반 구조 예측과 분자 도킹을 통해 단백질의 접힘과 진화를 먼저 예측한 뒤 실험을 설계합니다.
- Sphingolipids
- SPTLC2
- Sphk2
- S1P lyase
- Cell-permeable proteins
- CRISPR-Cas9
- BBB shuttles
- AlphaFold · ESM-3
02 · Research02 · 중점 연구분야
Seven pillars
일곱 가지 중점 분야
One programme, read end to end: from the lipid that starts a disease, to the vehicle that carries a therapeutic, to the model that designs the next one.
하나의 연구 프로그램입니다. 질병을 일으키는 지질에서 시작해, 치료제를 전달하는 기술, 그리고 다음 치료제를 설계하는 모델까지 이어집니다.
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01
Fig. 1. Sphingolipid species in the bilayer, and the de novo pathway that produces them. 그림 1. 이중층 내 스핑고지질과 이를 생성하는 de novo 합성 경로. Mechanism · Metabolic disease기전 · 대사질환
Sphingolipid metabolism in chronic metabolic disease
만성대사질환에서 스핑고지질 대사의 역할
Lipids are not interchangeable. We build transgenic and knockout models of obesity, fatty liver and diabetes to assign function to individual sphingolipid metabolites, then turn the ones that drive a phenotype into therapeutic targets.
지질은 서로 대체 가능한 물질이 아닙니다. 비만·지방간·당뇨병의 형질전환·녹아웃 모델을 구축해 개별 스핑고지질 대사체의 역할을 규명하고, 표현형을 유발하는 대사체를 치료 표적으로 발전시킵니다.
- Transgenic / KO models
- Lipidomics
- SPTLC2
- Sphk2
- S1P lyase
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02
Fig. 2. Direct transduction: one carrier, cargo-agnostic. 그림 2. 직접 투과 전달: 하나의 전달체, 다양한 카고. Platform · Delivery플랫폼 · 전달
Gene and protein delivery for genetic disease
유전자·단백질 전달을 통한 유전질환 치료법
A therapeutic is only as good as its vehicle. We build cell-specific DNA/RNA carriers and protein delivery systems that transduce straight into the target cell: no viral vector, and no packaging limit on what the cargo can be.
치료제의 성패는 전달체에 달려 있습니다. 세포 특이 DNA/RNA 전달체와, 표적 세포로 직접 투과하는 단백질 전달 시스템을 개발합니다. 바이러스 벡터가 필요 없고 카고 종류에 제한이 없습니다.
- Cell-penetrating peptides
- Direct protein transduction
- Cell-specific DNA / RNA
- Non-viral
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03
Fig. 3. Guide-directed cleavage at the target locus, and repair. 그림 3. 가이드 RNA에 의한 표적 절단과 복구. Tool · Genome editing기술 · 유전체 교정
CRISPR-Cas9 genome editing
CRISPR-Cas9 기반 유전체 교정 기술
We use Cas9 systems to dissect what individual genes do and to surface previously unknown disease-associated genes. An edit is only useful if it lands where it should, so much of the work is technical: efficiency up, off-target activity down.
Cas9 시스템으로 개별 유전자의 기능을 분석하고, 알려지지 않은 질병 관련 유전자를 새롭게 규명합니다. 교정은 의도한 위치에 정확히 일어나야 의미가 있기에, 효율 향상과 오프타게팅 최소화가 연구의 큰 부분입니다.
- Gene function screens
- Disease-gene discovery
- Off-target minimisation
- Editing efficiency
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04
Fig. 4. Receptor-mediated transcytosis across a sealed endothelium. 그림 4. 밀착연접으로 봉인된 내피를 통과하는 수용체 매개 세포투과. Platform · CNS delivery플랫폼 · 중추신경계 전달
Blood–brain barrier shuttle systems
혈뇌장벽 셔틀 시스템 개발
Brain disease is very often a delivery problem: the drug works, it just never arrives. Endothelial cells in brain capillaries are stitched together by tight junctions, leaving almost no route between them, so anything crossing has to be carried. We design BBB-permeable peptides and nanoparticle carriers, and measure how much they actually raise CNS-targeted delivery.
뇌질환 치료는 많은 경우 전달의 문제입니다. 약물은 효과가 있지만 목표 조직에 도달하지 못합니다. 뇌 모세혈관 내피세포는 밀착연접으로 촘촘히 봉합되어 세포 사이 통로가 거의 없어, 통과하려면 전달체가 필요합니다. 혈뇌장벽 투과성 펩타이드와 나노입자 전달체를 설계하고 중추신경계 표적 전달 효율을 정량 평가합니다.
- BBB-permeable peptides
- Nanoparticle carriers
- Transcytosis
- CNS targeting
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05
Fig. 5. Sequence to structure to structure-based design. 그림 5. 서열에서 구조로, 구조에서 약물 설계로. Computation · Structure계산 · 구조
Molecular docking & AI for protein folding and evolution
분자 도킹과 인공지능 기반 단백질 접힘·진화 연구
A protein is a sequence until it folds. Modern models predict a fold in minutes with per-residue confidence, so we can plan experiments before anyone touches a pipette, and read evolutionary mechanism out of structure. Docking then gives us protein–ligand interactions and a route into structure-based design.
단백질은 접히기 전까지는 서열일 뿐입니다. 최신 모델은 잔기별 신뢰도와 함께 수 분 내에 구조를 예측하므로, 실험을 미리 설계하고 구조로부터 진화적 메커니즘을 해석할 수 있습니다. 이어서 분자 도킹으로 단백질–리간드 상호작용을 분석하고 구조 기반 약물 설계로 연결합니다.
- AlphaFold
- ESM-3
- Chai-2
- Molecular docking
- Structure-based design
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06
Fig. 6. A closed design loop: our data trains the model, the model designs, the bench decides. 그림 6. 폐루프 설계: 우리 데이터가 모델을 학습시키고, 모델이 설계하고, 실험이 검증합니다. Newest direction최신 연구 방향
Computation · Protein engineering계산 · 단백질 공학
Our own AI/ML models for protein engineering and optimisation
단백질 공학·최적화를 위한 자체 AI/ML 모델
Rather than only using public models, we train our own on the sequence–function data our experiments generate, so the model learns the proteins we actually care about. Moving through the learned space proposes variants nobody has made yet and predicts what each should do; the best go back to the bench, and those results retrain the model.
공개 모델을 사용하는 데 그치지 않고, 실험에서 직접 생성한 서열–기능 데이터로 자체 모델을 학습시켜 우리가 실제로 다루는 단백질을 학습하도록 합니다. 학습된 공간을 이동하며 아직 만들어지지 않은 변이체를 제안하고 기능을 예측하며, 상위 후보는 실험으로 검증한 뒤 그 결과로 모델을 재학습시킵니다.
- Sequence–function models
- Generative design
- Directed optimisation
- Closed-loop retraining
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07
Fig. 7. Reading the state, then choosing the stimulation. Research-stage; not a clinical protocol. 그림 7. 상태를 판독하고 자극을 결정합니다. 초기 단계 연구이며 임상 프로토콜이 아닙니다. Newest direction최신 연구 방향
Computation · Neuromodulation계산 · 신경조절
Multimodal AI for deep brain stimulation in Parkinson's disease
파킨슨병 뇌심부자극(DBS)을 위한 멀티모달 AI
Deep brain stimulation already helps people with Parkinson's disease, but the settings are largely fixed once programmed. Local field potentials, imaging, movement kinematics and clinical assessment each describe the same patient differently; a multimodal model learns from them jointly. The goal is closed-loop control: read the state, choose which contacts to drive and how, and adjust as symptoms fluctuate through the day. This is early-stage research, not a clinical protocol.
뇌심부자극은 이미 파킨슨병 환자에게 도움이 되지만, 자극 조건은 대부분 한 번 설정되면 고정됩니다. 국소장전위, 영상, 움직임 신호, 임상 평가는 같은 환자를 서로 다른 방식으로 기술하며, 멀티모달 모델은 이를 함께 학습합니다. 목표는 폐루프 제어입니다. 상태를 판독하고 어떤 전극을 어떻게 구동할지 결정하며, 하루 동안 변동하는 증상에 맞추어 조정합니다. 현재는 초기 단계 기초연구이며 임상 프로토콜이 아닙니다.
- Local field potentials
- Multimodal fusion
- Biomarker decoding
- Closed-loop control
Platform플랫폼
One shuttle, many cargoes
하나의 셔틀, 다양한 카고
Cell-penetrating peptides let us carry almost anything across the membrane: peptides, folded proteins, antibodies, small molecules, DNA and siRNA, and we follow the same construct from cell culture through animal models toward clinical relevance.
세포 투과성 펩타이드를 이용하면 펩타이드, 단백질, 항체, 저분자 화합물, DNA, siRNA 등 거의 모든 카고를 세포막 안으로 전달할 수 있습니다. 동일한 구조체를 세포 실험에서 동물 모델, 그리고 임상적 적용까지 추적합니다.
- Direct protein transduction without a viral vector
- 바이러스 벡터 없이 단백질 직접 투과
- Cargo-agnostic conjugation chemistry
- 카고 종류에 구애받지 않는 접합 화학
- Cell → mouse → translational pipeline
- 세포 → 마우스 → 중개연구 파이프라인
Selected findings
주요 연구 성과
Therapeutic effect in cardiomyopathy from LPLGPI overexpression in the heart
심장에서 LPLGPI 과발현에 의한 심근병증 치료효과
Adipocyte SPTLC2 deficiency suppresses obesity in mice
SPTLC2 지방세포 결핍 마우스에서 비만 억제
Sphk2 overexpression suppresses hepatic steatosis
Sphk2 과발현 마우스에서 지방간 억제
S1P lyase inhibition ameliorates atopic dermatitis
S1P lyase 저해제에 의한 아토피 치료
03 · Publications03 · 주요 논문
Selected publications
주요 성과
A recent slice of the lab's output. Follow any DOI for the full text.
최근 발표 논문 일부입니다. DOI를 통해 전문을 확인하실 수 있습니다.
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2026Latest최신
Blood–brain barrier–transport artificial intelligence: A hybrid sequence–structure machine-learning framework for predicting blood–brain barrier-penetrant peptides
Brain Network Disorders, June 2026.
10.1016/j.bnd.2026.04.001
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2026
Inhibition of hepatic lipogenesis and adipogenesis by cordyanhydride A isolated from Cordyceps militaris cultivated on germinated soybeans
Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry, 20 April 2026.
10.1093/bbb/zbag058
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2025
Recombinant Cell-Permeable Puromycin N-Acetyltransferase Confers Puromycin Resistance by Direct Protein Transduction
Journal of Microbiology and Biotechnology 35:1–11.
10.4014/jmb.2502.02049
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2024
Gut microbiota-derived indole compounds attenuate metabolic dysfunction-associated steatotic liver disease by improving fat metabolism and inflammation
Gut Microbes 16(1).
10.1080/19490976.2024.2307568
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2023
Membrane-free stem cell components ameliorate atopic dermatitis in 2,4-dinitrochlorobenzene-induced NC/Nga mice
Dermatologica Sinica 41(4):238–250.
10.4103/ds.DS-D-23-00070
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2023
Systemic multiomics evaluation of the therapeutic effect of Bacteroides species on liver cirrhosis in male mice
Microbiology Spectrum 11:e05349-22.
10.1128/spectrum.05349-22
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2023
Bifidobacterium-derived short-chain fatty acids and indole compounds attenuate nonalcoholic fatty liver disease by modulating gut–liver axis
Frontiers in Microbiology 14:1129904.
10.3389/fmicb.2023.1129904
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2022Book chapter단행본 챕터
De Novo Sphingolipid Biosynthesis in Atherosclerosis
In: Jiang X-C (ed.) Sphingolipid Metabolism and Metabolic Disease. Advances in Experimental Medicine and Biology, vol. 1372. Springer, Singapore.
10.1007/978-981-19-0394-6_3
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2022
Upregulation of the serine palmitoyltransferase subunit SPTLC2 by endoplasmic reticulum stress inhibits the hepatic insulin response
Experimental & Molecular Medicine 54:573–584.
10.1038/s12276-022-00766-4
05 · Partners & alumni05 · 공동연구 및 진로
Where our work goes
함께하는 곳, 나아가는 곳
Research collaborators공동 연구
Companies and institutes we run joint projects with.공동 연구를 수행하고 있는 기업 및 연구기관입니다.
Career destinations취업 사례
Where lab members have gone after graduating.졸업 후 진로 사례입니다.
06 · Gallery06 · 갤러리
Lab memories
연구실의 기억
Graduations, conferences, and the long days in between.
졸업식과 학회, 그리고 그 사이의 긴 하루하루.
07 · Join us07 · 함께하기
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