자폐증 원인유전자 규명…치료제 개발 실마리 찾았다

다운증후군 유전자가 자폐증 원인유전자로도 작용 검증

［메디컬투데이 남재륜 기자］ 

다운증후군의 유전자가 자폐증의 원인 유전자로 작용됨이 최초로 검증됐다. 

한국생명공학연구원과 충남대학교, 미국 Augusta University 공동연구진이 그동안 다운증후군의 원인유전자로만 알려졌던 DYRK1A 유전자가 자폐증의 원인유전자로도 작용함을 제브라피쉬 동물모델을 이용해 최초로 검증했다. 

향후 자폐증의 새로운 분자기전 연구와 치료제 개발의 원천기술로서의 활용이 기대된다.

DYRK1A란 현재까지 다운증후군에서 발현이 증가되어 있는 핵심 원인유전자 중 하나로서 신경세포 발생 및 뇌의 크기, 인지기능, 섭식기능, 퇴행성 뇌질환 등과 관련이 있는 것으로 알려져 있다. 

자폐증은 자폐 스펙트럼 장애(ASD)로도 불리며 사회적 소통에 어려움을 겪는 다양한 연속 상에 있는 일련의 지적장애를 통칭하는 말로써, 자폐성 장애, 아스퍼거 증후군, 서번트 증후군, 전반적 발달장애 등을 포함하고 있다. 

ASD의 원인은 아직도 분명히 밝혀져 있지 않으나 다양한 유전적 요인과 환경적 요인이 복합적으로 작용할 것으로 생각되고 있다. 유전적 요인을 찾기 위해 최근, 대규모 환자유전체 빅데이터를 이용한 ASD 원인 유전자들이 속속 발굴되고 있다. 

그러나 발굴된 ASD 원인유전자들의 신속한 생물학적인 검증을 위해서는 효율적인 동물모델 및 새로운 분자기전 연구방법의 개발이 필요하다.

후보 ASD 위험유전자 중 특히 DYRK1A는 여러 대량염기서열 분석에서 돌연변이가 반복적으로 관찰되는 고위험유전자 중 하나로서 ASD와의 관련성이 매우 높을 것으로 생각됐으나 DYRK1A 돌연변이 마우스의 발생이 배아단계에서 중단되는 등 생체수준에서의 정확한 기능은 아직 분명하지 않았다.  

연구팀은 유전자가위기술을 이용해 DYRK1A 유전자에 대한 제브라피쉬 녹아웃 돌연변이체를 제작하고, 사회적 무리를 이루는 어류의 동물습성을 활용해, ASD 연구의 핵심인 사회성 측정을 위한 간편, 신속한 새로운 검증방법을 개발했다. 

이를 통해 DYRK1A 유전자의 기능 저해 시 개체의 사회성이 현저히 감소하며 이와 관련한 신경계내의 관련 유전자의 발현이 변화됨을 검증했다.

연구책임자인 김철희 교수와 이정수 박사는 “ASD 환자에서 가장 빈번히 발견되는 고위험유전자 중의 하나인 DYRK1A의 자폐증 관련성을 동물모델을 통해 세계 최초로 검증했으며 새로운 자폐증 행동분석법의 개발을 통해 향후 대규모 환자유전체 연구에서 발굴될 새로운 자폐증 후보유전자의 신속한 기능연구에 활용될 것이다”고 말했다.

이어 “특히 개발된 자폐증 동물모델을 활용해 새로운 ASD 원인유전자와 관련한 신경계의 변화에 대한 구체적인 분자기전의 규명과 함께, 궁극적으로 ASD 치료제 개발에 큰 기여를 할 것으로 기대된다”고 밝혔다.  

한편, 한국생명공학연구원 이정수 박사팀, 충남대학교 김철희 교수팀, 미국 Augusta University의 김형구 교수팀이 수행한 이번 연구는 자폐증 임상연구의 세계적 권위의 전문저널인 분자자폐증 9월 29일자 온라인 판에 게재됐다.   
메디컬투데이 남재륜 기자(newroon@mdtoday.co.kr)