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Infection Biology
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Toxoplasmosis
Neurodegenerative Diseases
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톡소포자충(Toxoplasma gondii)은 고양잇과 동물을 최종 숙주로 삼는 원충(기생충)으로, 사람을 포함한 거의 모든 포유류와 조류에 감염될 수 있습니다. 주로 감염된 고양이의 분변, 덜 익힌 고기(돼지, 양 등), 오염된 흙을 통해 감염되며, 일반인은 무증상이나 경미한 감기 증상을 보이지만 임산부와 면역 약화자에게는 위험할 수 있습니다.
1. 주요 감염 경로 및 원인
감염된 고양이 배설물: 고양이 분변 내의 충란에 오염된 흙, 물, 채소 등을 통해 감염.
덜 익힌 육류 섭취: 기생충이 들어있는 돼지고기, 양고기, 사슴고기 등을 제대로 익히지 않고 섭취할 때 감염.
수직 감염: 임신 중 처음 감염될 경우 태아에게 태반을 통해 전파.
2. 증상
건강한 성인: 대부분 무증상이거나 림프절 부종, 근육통, 발열 등 가벼운 독감 증상을 보이며 자연 치유됩니다.
임산부 및 태아: 임신 초기 감염 시 태아에게 유산, 사산, 뇌 기형, 실명 등 심각한 선천성 문제를 유발할 수 있습니다.
면역 약화자 (AIDS, 암 환자 등): 뇌염, 폐렴 등 심각한 톡소포자충증(Toxoplasmosis)으로 발전할 수 있습니다.
연구 방향 (Aim of Our Research)
연구 방향 (Aim of Our Research)
감염원의 숙주 면역 회피 기전 규명 / 퇴행성 신경질환의 기전 규명 / 미래융합기술 연구
감염원의 숙주 면역 회피 기전 규명 / 퇴행성 신경질환의 기전 규명 / 미래융합기술 연구
연구실 소개 (LAB introduction)
연구실 소개 (LAB introduction)
1) 본 연구실에서는 사람 세포보다도 작은 톡소포자충이라고 하는 원생동물 기생세포를 연구하고 있습니다. 이 기생충(기생세포)는 고양이를 종숙주로 하지만 사람에게도 기회성으로 감염되며 심할 경우, 여러 증상을 나타낼 수 있다고 합니다. 특히 안과 및 산부인과에서 많이 검진되며, 본 연구실에서는 어떻게 톡소포자충이 사람 체내에 들어왔을 때 인간의 일반적인 면역체계 (활성 산소 및 포식작용)을 회피하여 세포 내로 감염을 성공시키는지 그 기작에 대해 주로 연구하고 있습니다.
2) 구체적으로는 원래 인체에서 정상적으로 작동해야하는 인간의 인슐린 신호경로 (PI3K/AKT/FoxO) 또는 각종 숙주세포 내지 신호경로들 (STING/TBK1/IRF3)을 감염된 톡소포자충이 인위적으로 조작 (해킹)하여 톡소포자충이 살기 좋은 세포내 환경을 조성한다는 것을 알아냈으며 그 작용기전에 대해 연구를 하고 있습니다.
3) 본 연구실에서는 기생충 감염 뿐만 아니라 퇴행성 신경질환 (파킨슨씨병, 알츠하이머병, 헌팅턴씨병)이나 당뇨병과 같은 대사질환의 모델 개발 및 병인 기전도 연구하고 있으며, 기생충에서 발견되는 유용물질을 사용하여 이러한 증상들의 억제 및 치료용 후보물질 발굴 연구도 수행하고 있습니다.
4) 이와 같이 본 연구실에서는 면역학/감염학 과 신경생물학의 융합을 기본 연구컨셉으로 하며, 아울러 나노바이올로지, 랩온칩 (Lab-on-Chip), 및 기타 미래지향적 테마를 활용한 연구를 수행코자 합니다.
5) 매 방학기간동안 "충남대학교 의과대학 의학연구원"에서 지원하는"의행서브인턴쉽"에 참여하여, 학부학생들에게 4주에서 8주동안 의과대학 대학원 연구실에서의 연구 참여 및 연구기술 습득을 지원하고 있습니다.
6) 충남대학교 의과대학은 BK21 지원을 받고 있으며 대학원생들에게 장학금을 비롯한 다양한 혜택을 지원하고 있으며, 본 연구실 소속원들도 그 혜택을 받았거나, 현재 받고 있습니다.
Theme #1. 톡소포자충의 숙주세포 PI3K/AKT pathway 활성화 기전 및 그 역할 규명
Theme #1. 톡소포자충의 숙주세포 PI3K/AKT pathway 활성화 기전 및 그 역할 규명
Insulin pathway controls the gene expression of NADPH oxidase 4 (NOX4).
Theme #2. 퇴행성 신경질환 모델 구축 및 발병기전 규명
Theme #2. 퇴행성 신경질환 모델 구축 및 발병기전 규명
Development of neurodegenerative disease models with fruitfly, Drosophila melanogaster, or with neuronal cell lines, and revealing its pathogenic mechanism.
Theme #3. 감염에 의한 숙주세포 면역방어기전 간섭 원리 규명
Theme #3. 감염에 의한 숙주세포 면역방어기전 간섭 원리 규명
Manipulation of host gene expression, for example, ATF4, PDCD5, NOX4, etc.,.
Theme #4. 감염증 억제 물질 스크리닝
Theme #4. 감염증 억제 물질 스크리닝
Anti-parasitic agents screening of old chinese medicines or herbs
Theme #5. 분자세포 생물학적 관찰 또는 측정 기법 개발
Theme #5. 분자세포 생물학적 관찰 또는 측정 기법 개발
Efforts to develop new methods or techniques to see the world differently
Theme #6. 감염에 의한 세포 대사 변화
Theme #6. 감염에 의한 세포 대사 변화
Testing the possibility that parasites can manipulate host metabolic pathways or defects.
본 연구실에서 배울 수 있는 연구 및 실험기법들
본 연구실에서 배울 수 있는 연구 및 실험기법들
1) 특정 신호전달기전 단백질의 활성화를 알아보기 위한 Western blot 기법
2) 면역 관련 유전자의 발현을 알아보기 위한 RT-PCR/ realtime-PCR 기법
3) 숙주세포내 증식하는 톡소포자충 이나 세포 내 단백질을 관찰하기 위한 형광 염색 현미경 기법
4) image data의 분석을 위한 오픈소스 컴퓨터 프로그램 활용
5) 톡소포자충 감염 모델을 만들기 위한 간단한 생쥐 감염 기법
6) 생쥐 감염 모델의 분석을 위한 해부 기법
7) 유전자 클로닝이나 발현 조작을 위한 각종 유전공학적 기법
Publications
Publications
1. GSK3β/HIF-1α signaling-dependent anti-parasite effect of Cynanchi atrati Radix.
Gao FF, Hong GH, Wang XC, Zeng JH, Yun YS, Choi IW, Yuk JM, Zhou W, Chen XT, Hur GM, Cha GH.
iScience. 2025 Dec 1;29(1):114292.
2. Neuronal STING-GAT1 signaling maintains paclitaxel-induced neuropathic pain in the spinal cord.
Pham TL, Sharma R, Neupane C, Gao F, Cha GH, Kim H, Nam MH, Lee SE, Yang S, Sim H, Lee S, Hur GM, Kim HW, Park JB.
Pain. 2025 Apr 29;166(9):e288-e302
3. Anti-tumor effects of Toxoplasma gondii and antigen-pulsed dendritic cells in mice bearing breast cancer.
Kim BK, Choi HG, Lee JH, Choi IW, Yuk JM, Cha GH, Lee YH.
Parasites Hosts Dis. 2025 Feb;63(1):37-49.
4. Role of the STING→IRF3 Pathway in Ambient GABA Homeostasis and Cognitive Function.
Neupane C, Sharma R, Gao FF, Pham TL, Kim YS, Yoon BE, Jo EK, Sohn KC, Hur GM, Cha GH, Min SS, Kim CS, Park JB.
J Neurosci. 2024 Oct 9;44(41):e1810232024.
5. FAF1 downregulation by Toxoplasma gondii enables host IRF3 mobilization and promotes parasite growth.
Gao FF, Quan JH, Choi IW, Lee YJ, Jang SG, Yuk JM, Lee YH, Cha GH.
J Cell Mol Med. 2021 Oct;25(19):9460-947
6. The Role of PI3K/AKT Pathway and NADPH Oxidase 4 in Host ROS Manipulation by Toxoplasma gondii.
Choi HG, Gao FF, Zhou W, Sun PR, Yuk JM, Lee YH, Cha GH.
Korean J Parasitol. 2020 Jun;58(3):237-24
7. 3D morphological and biophysical changes in a single tachyzoite and its infected cells using three-dimensional quantitative phase imaging.
Firdaus ER, Park JH, Lee SK, Park Y, Cha GH, Han ET.
J Biophotonics. 2020 Aug;13(8):e202000055.
8. Dipenyleneiodonium Induces Growth Inhibition of Toxoplasma gondii through ROS Induction in ARPE-19 Cells.
Sun PR, Gao FF, Choi HG, Zhou W, Yuk JM, Kwon J, Lee YH, Cha GH.
Korean J Parasitol. 2019 Apr;57(2):83-92
9. Autophagy Modulators and Neuroinflammation.
Cho KS, Lee JH, Cho J, Cha GH, Song GJ.
Curr Med Chem. 2020;27(6):955-982.
10. Combining Three-Dimensional Quantitative Phase Imaging and Fluorescence Microscopy for the Study of Cell Pathophysiology.
Kim YS, Lee S, Jung J, Shin S, Choi HG, Cha GH, Park W, Lee S, Park Y.
Yale J Biol Med. 2018 Sep 21;91(3):267-277
11. Modulated Gene Expression of Toxoplasma gondii Infected Retinal Pigment Epithelial Cell Line (ARPE-19) via PI3K/Akt or mTOR Signal Pathway.
Zhou W, Quan JH, Gao FF, Ismail HAHA, Lee YH, Cha GH.
Korean J Parasitol. 2018 Apr;56(2):135-145.
12. Toxoplasma gondii Proliferation Require Down-Regulation of Host Nox4 Expression via Activation of PI3 Kinase/Akt Signaling Pathway.
Zhou W, Quan JH, Lee YH, Shin DW, Cha GH.
PLoS One. 2013 Jun 18;8(6):e66306.
13. Suppression of neurodegeneration and increased neurotransmission caused by expanded full-length huntingtin accumulating in the cytoplasm.
Romero E, Cha GH (co- first author), Verstreken P, Ly CV, Hughes RE, Bellen HJ, Botas J.
Neuron. 2008 Jan 10;57(1):27-40
14. Parkin negatively regulates JNK pathway in the dopaminergic neurons of Drosophila.
Cha GH, Kim S, Park J, Lee E, Kim M, Lee SB, Kim JM, Chung J, Cho KS.
Proc Natl Acad Sci U S A. 2005 Jul 19;102(29):10345-50.
15. Discrete functions of TRAF1 and TRAF2 in Drosophila melanogaster mediated by c-Jun N-terminal kinase and NF-kappaB- dependent signaling pathways.
Cha GH, Cho KS, Lee JH, Kim M, Kim E, Park J, Lee SB, Chung J.
Mol Cell Biol. 2003 Nov;23(22):7982-91.
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