본 연구실은 세포 생물학적 기법과 유전체 및 단백체 분석으로 세포 신호전달 (cell signaling)과 유전자 발현에 대한 영양소의 영향 (nutrigenomics) 에 대한 “세포생물학과 영양학”을 기본으로 한 연구를 한다. 특히 염증성 질환, 암, 비만, 면역, DNA 손상, 생활습관성 질환 병인에 대한 세포신호전달 과정을 규명하고 이를 억제할 수 있는 영양소를 규명하며, 이를 이용한 “건강기능성 식품 및 생리활성물질 영양학 연구”를 하고 있다. 또한 항산화 영양소의 세포 방어기전 연구와 생활습관성 질환 환자를 대상으로 한 영양소 및 천연성분 효능을 질병특이 단백체 및 대사성 지표 분석으로 진행하고 있다. 궁극적으로 질병 기전 규명과 질병 예방 및 치료를 위한 “생리활성 및 약리학적 효능이 있는 영양소 발굴”이 본 연구실의 차별화된 연구분야 중 하나이다.
현재 진행 중인 연구는 다음과 같다.
1. 염증, 암, 면역과 영양소 (inflammation, cancer, immune system, and nutrients)
2. 암, 비만과 식이성분 (carcinogenesis, obesity, and dietary factors)
3. 산화성 손상과 항산화 영양 (Cellular response to free radicals and antioxidant nutrition)
4. 생리활성물질을 이용한 건강기능성 식품 및 임상연구 (functional foods, bioactive nutrients, and clinical study)
5. DNA 손상과 약리학적 영양 (DNA damage and pharmaconutrition)
 
 
세포신호전달은 세포가 하나의 신호 혹은 자극을 다른 신호나 자극으로 변환하는 과정을 일컫는다. 대부분의 신호 전달 과정은 세포 내에서 효소 혹은 제 2 전령물질에 의하여 일어나는 일련의 생화학 반응들을 포함한다. 이러한 과정들은 대부분 신속하며 이온 흐름의 경우 수 초에서부터 단백질, 지질에 의해 매개되는 kinase cascade의 활성의 경우 수 분, 유전자 발현의 경우 수 시간 내지 수 일 동안 지속된다.
영양과 의학 사이에 밀접한 관계가 있다는 견해는 건강을 유지하기 위한 약의 대안으로 균형된 영양을 제안한 기원전 4세기의 히포크라테스로부터 시작한다. 지난 10여 년간 영양학 연구의 중점은 역학과 생리학에서부터 분자 생물학과 유전학으로 이동되어 왔다. 이는 영양소가 분자 수준에서 어떻게 작용하는지에 대한 깊은 이해가 있어야만 건강과 질병에 대한 영양의 효과를 파악할 수 있다는 인식이 높아졌기 때문이다. 영양유전체학은 게놈 즉 유전자 발현에 미치는 영양의 효과에 대하여 연구하는 학문이다. 영양유전체학의 견지에서 보면, 영양소 (nutrients) 는 유전자와 단백질 발현 더 나아가 대사물 생성을 좌우하는 세포의 감지체계 (cellular sensor systems )에 의하여 탐지되는 식이 신호 (dietary signals)라고 할 수 있다. 그러므로 특정 영양소 혹은 식이 처방에 의해 변화하는 유전자 발현, 단백질 발현과 대사물 생성 양상을 ‘dietary signatures’ (식이에 의하여 나타나는 현상) 로 부른다. 영양유전체학은 특정 세포, 조직, 생물체에서 영양소에 의한 유전자 및 단백질 발현과 대사물 생성 즉 dietary signatures를 연구하는 학문이다.
헬리코박터 파이로리 균은 위 상피세포에서 기생하며 위염과 위암을 일으키는 세균이다. 호주의 병리학자 로빈 워런 박사와 내과의사 배리 마셜 박사는 강력한 산이 분비되는 위 안에서 세균이 살 수 없다는 종전의 인식에 반하여 헬리코박터 파이로리균이 위염과 십이지궤양을 일으키는 주 원인임을 밝힘으로써 노벨 생리의학상을 수상 하였다. 감염률은 저개발국일수록 높지만 경제 성장에도 불구하고 우리나라는 감염 환자율이 대략 60~70%정도로 세계적으로 높은 편으로 알려져 있다. 헬리코박터 파이로리 균의 치료법으로 항생제 투여가 있지만, 파이로리 균이 스스로의 변형을 통하여 항생제에 순응하고, 또 항생제 부작용이 있어 최근에는 영양을 통한 장기적인 염증의 예방이 조심스럽게 대두되고 있다.
췌장염의 발현양상은 매우 다양하며, 경미한 췌장염으로 합병증 없이 치유되는 경우도 있지만 25%는 다발성 장기부진이나 패혈증을 일으키는 중증을 유발하여 10% 사망률을 나타낸다. 급성 췌장염은 아직도 높은 사망률을 보이는 질병으로서 전 세계적으로 그에 대한 발병 기전에 대한 연구 및 그에 대한 치료제 개발에 많은 연구를 하고 있으나 병인이나 발병의 주요 매개체에 대하여 아직까지 확실하게 규명되어 있지 않다. 재발성 췌장염은 췌장암을 유도할 수 있음이 보고되었다. 췌장염 및 췌장암은 영양소의 적절한 공급으로 질병의 예방 및 진행을 방지할 수 있다. 폐염과 폐암의 병인으로 세포신호의 교란과 염증 매개체 생성이 보고되고 있으며, 특정 영양소 결핍이 질병의 발병과 유관하다. 염증매개체는 면역계를 교란시키며 면역세포의 기능을 저하시킨다.
본 연구실은 헬리코 박터 피로리 감염 등으로 인한 위염, 위암 및 췌장염 및 췌장암, 폐염, 폐암의 병인을 규명하고 특정 영양소 공급의 효능과 기전을 세포 및 동물 수준에서 세포생물학적 기법으로 관찰한다. 본 연구실은 특이 영양소의 항염증 및 항암 효과를 면역기능과 연관하여 밝히는 연구를 하고 있으며, 궁극적으로 영양소의 예방 의학적 측면을 밝힌다.
 
 
 
체내 기관을 이루는 조직들은 조직에 맞는 여러 종류의 세포들로 이루어져 있고, 이 세포들은 주기적으로 사멸과 증식을 반복한다. 그러나 세포가 암화되면 세포의 사멸이 억제되고 무한 증식의 상태에 이르며-사람의 암 세포는 사실 어느 정도의 한계가 있다- 암 세포들은 점점 더 조직 깊숙히 파고들어 결국 림프 및 혈관을 통해 다른 조직으로 전이된다. 세포가 암화 되기 위해서는 carcinogen등의 외부 자극에 의한 세포 자체 발생 신호가 세포내에서 전달되어 암화상태에 이르게 된다. 그러므로, 이러한 신호전달들을 차단하여 세포의 암화를 막고 전이를 막는 것이 항암 효과를 갖는 식이 성분의 목표이다. 현재까지 차 잎의 catechins, 적포도의 resveratrol, 고추의 capsaicin, 콩의 genistein, 생강의 gingerol, 당근의 beta-carotenes, 심황의 curcumin 등이 그 효과를 갖는 것으로 보고되어 있다.
비만은 식이성분을 이용하여 비만세포의 과분열을 조절함으로써 관련질환을 예방할 수 있다. 식이성분으로 adiponectin의 정상 분비와 염증 매개 인자 발현 억제를 유도하는 것이 중요하다.

암이나 비만은 어느 한 순간의 감염에 의해 발병하는 것이 아니라 수년 또는 수십년 간의 진행에 의해 나타나는 병이다. 그러므로 그의 예방이나 치료가 어느 한 순간 집중된다고 해서 쉽게 고쳐질 수 있는 병이 아니다. 또한, 약이나 수술을 통한 의학적 치료가 암 또는 비만을 치료한다고 해서 발병하기 이전의 완전한 상태로 돌아가는 것은 사실상 어렵다. 이에 반해, 인간이 항상 섭취하고 있는 음식으로부터 평소에 암과 비만으로 발생될 수 질병을 예방할 수 있는 성분들을 섭취한다면, 이는 질병 발생 및 전이 단계를 초기에 억제할 수 있는 좋은 방법이 될 것이다. 식이성분을 이용한 암의 예방 및 치료는 이미 알려져 있는 항암제의 부작용이 일어나지 않는다는 점과 이미 조직이 암세포화되기 전에 방지한다는 점에서 암 치료 또는 예방에 큰 장점을 갖는다. 또한 비만의 근본적인 조절은 합병증 예방 및 비만 치료에도 도움을 줄 것이다. 본 연구실은 항암효과 또는 비만세포의 분열을 조절작용을 갖는 식이 성분들을 연구하고, 그 성분들이 과학적으로 어떤 기전을 통해 질병을 억제할 수 있는지 연구하고 있다.

 
 
 
Reactive oxygen species (ROS)를 형성하는 물질을 산화물질 (pro-oxidant)이라 하고 반대로 이를 처리? 제거하고, 형성을 저해하며, 작용을 억제하는 물질을 항산화 물질 (anti-oxidant)이라 한다. 신체는 호흡, 에너지 생성 등의 대사작용을 함으로써 끊임없이 ROS를 생성한다. 과량의 ROS는 세포막의 산화를 통해 세포를 손상시키고, 사멸에 이르게 함으로써 질병을 일으키게 된다. 그러나 생리적으로 생성되는 낮은 농도의 ROS는 신호전달과 유전자 발현과정의 조절자, 감염에 대항하는 핵심적인 방어체계로 작용한다.
건강한 체내에서는 항산화 체계를 갖추어 ROS 농도의 균형을 맞추고 있으며, 이러한 체내 항산화 체계는 영양소와 밀접한 관계가 있다. 비타민 C, 비타민 E, carotenoids, polyphenol 등은 직접 ROS와 결합하여 작용을 막거나 ROS를 무독화하는 효소체계로 전달하는 역할을 한다. 항산화무기질 (Selenium, Copper, Manganese, Zinc)은 체내 항산화 효소체계(glutathione peroxidase, catalase, superoxide dismutase)의 구성성분이나 cofactor로 작용한다. 이들 항산화 영양소의 공통점은 체내에서 합성되지 못하고 식이를 통해 외부에서 공급되어 져야 한다는 것이며, 따라서 항산화 영양소가 풍부한 식사를 통해 체내 항산화 체계가 잘 운영되도록 함으로써 질병을 예방할 수 있다. 본 연구실에서는 ROS 자극으로 유도되는 질병 관련 신호전달체계를 규명하며, 영양소의 방어 기전을 연구한다. 세포 및 실험동물 수준에서의 기전 규명과 산화성 DNA 손상 반응 연구등을 통하여 효능을 갖는 영양소를 발굴함으로써 질병예방과 환자 치료를 위한 기초자료로 사용한다.
 
 
 
건강 유지와 질병 예방을 위하여는 건강한 식습관을 유지하여야 한다. 건강한 식생활은 치료가 어려운 Alzheimer disease등의 난치성 질환도 예방할 수 있다. 전문가들은 Alzheimer disease 예방을 위해 채소, 생선, 과일, 불포화 지방으로 이루어진 지중해식 식단을 권장한다. 지중해식 식단을 생활화하면 치매 발병률이 40% 가량 낮아진다는 연구 결과도 있다. 이밖에 카페인을 다량 함유한 dark chocolate(설탕이 문제)이나 curry에 많이 들어있는 curcumin, brta-carotene이 듬뿍 들어있는 당근, 고구마, 시금치 등도 치매 예방식품으로 꼽힌다.
본 연구실에서는 암, 소화기 질환, 호흡기 질환, 뇌 질환 등 에 대한 기능성 식품 연구를 진행하고 있다. 천연 지방산, 식물성분 등을 이용한 각 장기 특이질환 예방 및 치료를 위한 기능성 식품 개발을 부작용이 적은 식이성분을 이용하여 진행하고 있다. 또한 생활습관성 만성질환 환자를 대상으로 한 식이성분 및 영양소의 예방 및 치료 연구를 혈청 지방산 함량 등 특이 지표 분석을 통하여 진행하고 있다. 천연 식물자원 분석 및 임상연구는 국내외 연구실과 공동연구로 수행하고 있다.
 
 
생체 내에서 유전자는 다양한 내부 또는 환경적 요인 및 산화적 스트레스에 의하여 영향을 받는다. 여러 다양한 자극에 의한 DNA 손상은 자가 복제 과정에서 돌연변이를 발생시키고, 이에 따라 종양 세포의 발생, 신호전달체계의 손상, 세포주기의 비정상적인 조절, 세포고사를 초래한다. 몬 연구실에서는 DNA 손상 및 세포고사를 DNA 수복단백의 역할과 연결하여 연구하고 있다. 산화적 스트레스에 의한 핵내 DNA 수복단백의 감소가 세포고사를 유도한다. 본 연구실에서는 여러 세포에서 산화적 스트레스에 의한 DNA 손상이 세포고사 (apoptosis) 및 암화 (carcinogenesis) 유도기전을 밝히고, 영양소가 DNA 손상과 관련된 세포고사 및 암화 기전에 미치는 영향 연구를 진행하고 있다. 특정암을 예방 또는 치료할 수 있는 약리학적 영양소 발굴을 통한 올바른 식이지침 또는 건강기능성 식품 개발 등에 활용될 수 있는 기전적 효능 연구를 진행하고 있다.