복잡한 자폐 유전적 다양성, 두 갈래 '분자 지도'로 풀었다
IBS·KISTI 연구팀, 자폐 위험 유전자 변이 공통 분자 패턴 규명
(서울=연합뉴스) 조승한 기자 = 국내 연구진이 원인 유전자만 1천200개가 넘는 것으로 알려진 자폐 스펙트럼 장애(ASD)의 유전자 등 분자적 특징을 두 부류로 분류할 수 있음을 밝혀냈다.
복잡한 자폐의 유전적 다양성을 볼 수 있는 '분자 지도'를 구축해 밝혀낸 것으로 자폐의 이해에 한 걸음 다가가며 통합 정밀의학 기반 치료 가능성을 찾을 실마리를 제공할 것으로 기대된다.
과학기술정보통신부는 기초과학연구원(IBS) 시냅스 뇌질환 연구단 김은중 단장과 한국과학기술정보연구원(KISTI) 디지털바이오컴퓨팅연구단 공동연구팀이 자폐 스펙트럼 장애 위험 유전자 돌연변이를 가진 세계 최대 규모 생쥐 모델을 분석해 다양한 유전자 변이가 두 가지 상반된 유전자 활성 상태로 수렴한다는 사실을 규명했다고 18일 밝혔다.
이번 연구 결과는 이날 세계 최고 권위 학술지 '사이언스'에 실렸다.
자폐 스펙트럼 장애는 사회성 결여, 제한된 관심과 반복된 행동 등이 특징인 대표적 신경 발달 질환이다.
그동안 다양한 유전적 원인이 알려졌으나 특정 유전자나 소수 동물 모델 분석에 그쳐 서로 다른 연구를 비교하거나 통합하기 어렵고, 어떤 공통 생물학적 원리를 통해 질환으로 이어지는지도 명확지 않았다.
연구팀은 시냅스 기능, 유전자 발현 조절, 세포 내 신호 전달 등 서로에게 다른 생물학적 기능에 관여하는 자폐 위험 유전자 17종을 선정하고 각 유전자 돌연변이가 있는 생쥐 모델을 수년에 걸쳐 구축했다.
이후 총 1천8개 뇌 전전두엽 리보핵산(RNA) 시퀀싱 데이터를 분석해 뇌 전체의 유전자 발현 양상을 종합 비교했다.
분석 결과 서로 다른 유전자 변이를 가진 생쥐들은 변이 유전자 종류와 관계없이 두 가지 공통 전사체 상태로 수렴하는 것으로 나타났다.
전사체는 특정 세포나 조직에서 유전정보에 따라 만들어진 전체 리보핵산(RNA)의 집합이다. 어떤 유전자가 어느 정도 활성화돼 있는지를 보여주는 지표 역할을 한다.
하나의 그룹(그룹 1)은 신경세포 간 신호 전달을 담당하는 시냅스 유전자 발현은 줄었지만 유전자 발현 조절 유전자와 RNA 가공 유전자 발현은 증가했다.
반면 다른 그룹(그룹 2)은 반대 특성을 보여 분자 수준에서는 유전자 발현이 두 가지 일정 패턴으로 나타났다.
두 그룹은 약물 반응성에도 차이가 났다.
항우울제 '플루옥세틴'과 기분안정제 '리튬'을 각각 투여한 결과 그룹 1은 약물 투여 후 여러 유전자의 분자적 이상이 일관적으로 회복됐지만 그룹 2는 일정한 회복 양상이 나타나지 않았다.
이는 환자 유전자 분자 상태에 따라 같은 치료제에 대한 반응이 달라질 수 있음을 보인 것이라고 연구팀은 설명했다.
이어 연구팀이 단일 핵 RNA 시퀀싱 및 유전자 상호 연관성 분석 등을 통해 추가 검증한 결과 동일한 분자 패턴이 일관되게 확인됐다.
또 추가적 자폐 생쥐 모델 및 실제 자폐 환자의 뇌 전사체 데이터에서도 비슷한 분자 패턴이 관측됐다.
두 가지 전사체 상태가 특정 유전자나 동물 모델에 국한되지 않는 자폐 스펙트럼 장애의 보편적 특성임을 입증한 것이다.
김 단장은 "자폐는 원인 유전자가 매우 다양해 개별 유전자 연구만으로는 공통의 발병 원리를 이해하는 데 한계가 있었다"며 "다양한 유전적 원인을 공통된 분자적 특징으로 해석하는 새로운 연구 틀이 제시된 만큼 자폐 연구의 지평을 넓히는 계기가 될 것"이라고 말했다.
연구를 주도한 배미현 IBS 연구위원은 "이번 연구로 자폐 치료 후보 물질에 대한 비교·평가 연구가 보다 체계화될 것"이라며 "향후 인간 유래 세포 등으로 연구 범위를 확장해 자폐 기전과 새로운 치료 전략을 보다 정교하게 연구해 나갈 계획"이라고 말했다.
shjo@yna.co.kr
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