자폐 분자 특성 밝혔다...맞춤치료 기대

[파이낸셜뉴스] 원인 유전자만 1200개가 넘는 자폐 스펙트럼 장애의 공통된 두 가지 분자적 특징이 밝혀졌다. 분자 특징에 따라 치료 약물 반응도 달라 맞춤형 치료가 가능해질 것이라는 기대다.

과학기술정보통신부는 기초과학연구원(IBS) 시냅스 뇌질환 연구단 김은준 단장과 한국과학기술정보연구원(KISTI) 디지털바이오컴퓨팅연구단 공동 연구팀이 자폐 스펙트럼 장애 위험 유전자 돌연변이를 가진 세계 최대 규모의 생쥐 모델을 분석해, 다양한 유전자 변이가 두 가지 상반된 전사체 상태(유전자 활성 상태)로 수렴한다는 사실을 규명했다고 18일 밝혔다.

이번 연구 성과는 과기정통부의 IBS 기초과학연구단 지원 사업을 통해 수행됐으며, 대규모 실험 데이터 통합·분석은 KISTI가 지원하는 '국가 바이오 데이터 스테이션(K-BDS)'의 컴퓨팅 자원을 통해 이뤄졌다. 연구 결과는 세계 최고 권위의 학술지인 '사이언스(Science)'에 이날 오전 3시(한국시간) 게재됐다.

연구팀에 따르면 자폐 스펙트럼 장애(Autism Spectrum Disorder, ASD)는 사회적 의사소통과 상호작용의 어려움, 제한적이고 반복적인 행동 등을 특징으로 하는 대표적인 신경 발달 질환이다. 그동안 다양한 유전적 원인이 보고됐지만, 자폐가 어떠한 공통적인 생물학적 원리를 통해 질환으로 이어지는지 명확히 밝혀지지 않았다.

연구진은 서로 다른 생물학적 기능에 관여하는 자폐 위험 유전자 17종을 선정해, 각 유전자에 돌연변이가 있는 생쥐 모델을 수년에 걸쳐 구축하고 총 1008개의 데이터를 종합 분석했다. 분석 결과, 서로 다른 유전자 변이를 가진 생쥐들은 변이 유전자의 종류에 관계없이 두 가지 공통된 전사체 상태로 수렴했다. 즉, 발병 원인이 되는 유전자는 다르더라도 분자 수준에서는 유전자 발현이 두 가지 일정한 패턴으로 나타난 것이다.

두 그룹은 약물 반응성에서도 확연한 차이를 보였다. 항우울제인 '플루옥세틴'과 기분안정제인 '리튬'을 각각 투여한 결과, 그룹1은 약물 투여 후 여러 유전자의 분자적 이상이 일관되게 회복됐다. 반면, 그룹2에서는 유전자마다 반응이 달라 같은 약물에도 일정한 회복 양상이 나타나지 않았다. 이는 향후 환자 맞춤형 정밀 치료 연구의 기반이 될 것이라는 기대다. 또 추가적인 자폐 생쥐 모델 및 실제 자폐 환자의 뇌 전사체 데이터에서도 유사한 분자패턴이 관찰돼, 자폐 스펙트럼 장애의 보편적 분자 특성이라는 게 입증됐다.
김은준 IBS 연구단장은 "자폐 발생은 꾸준히 증가해 최근 20년전보다 4배가 늘었으며, 유전성이 강한 질환으로 이해되고 있다"며 "자폐에 대한 주요 2가지 증상인 사회성 결여와 반복성 행동에 대해 전세계적으로 허가된 치료 약물이 없는 상태로, 현재는 부가적인 증상인 난폭성, 집중력 결여 등에 대한 치료제가 자폐 치료에 사용되고 있다"고 설명했다. 이어 "마우스를 대상으로 한 이번 연구는 인간에게도 적용돼, 이번 연구결과를 바탕으로 자폐에 대한 정밀 진단이나 이를 바탕으로 한 맞춤형 치료를 여는 첫 발자국이 될 것"이라며 "앞으로 뇌 발달 질환이나 정신질환을 분자 수준에서 분석해볼 수 있는 시작이 열린 것"이라고 기대했다.

연구진은 향후 인간 유래 세포 등으로 연구 범위를 확장하고 인공지능(AI) 분석도 추가해 그룹2에 대한 약물을 찾는 등 자폐 기전과 새로운 치료 전략을 보다 정교하게 연구해 나갈 계획이다.

[email protected] 연지안 기자