자폐증 유발 유전변이가 멀리 떨어져 있는 유전자에게도 영향 미쳐
국내 데이터와 연구진으로 이뤄낸 세계 최초의 연구 성과
(내외방송=정지원 과학전문 기자) 최근 인기 드라마 '이상한 변호사 우영우'에서 주인공이 앓고 있는 자폐증에 대한 새로운 치료 접근법이 제시됐다.
KAIST는 19일 '내외방송에' 보낸 자료에서 "이정호 의과학대학원 교수와 최정균 바이오및뇌공학과 교수, 김은준 기초과학연구원 단장과 유희정 분당서울대병원 교수, 한국과학기술정보연구원 공동 연구팀이 자폐증 원인에 대한 새로운 이해와 치료 전환점을 마련했다"고 밝혔다.
자폐증은 사회적 의사소통 결핍이나 이상, 반복적인 틀에 박힌 행동 문제가 유아 시절에 시작돼 거의 평생 지속되는 뇌 신경 발달장애다.
현재 질환이 발생하는 근본적인 원인에 대한 이해가 매우 부족하며 공식적으로 인정된 치료제가 없다.
연구팀은 3차원 공간상의 염색질(핵을 가진 세포 안에 존재하는 DNA 등의 복합체) 상호작용이라는 새로운 분석 방식을 사용해 비-부호화 영역에서 발생한 유전변이가 멀리 떨어져 있는 자폐 유전자의 기능에 심각한 이상을 초래할 수 있음을 보였다.
아시아 최초로 대규모 한국인 자폐증 가족 코호트(환경적, 유전적 등 인자를 공유하는 집단) 813명을 모집하고, 전장유전체분석(질환이나 약물 반응성에 대한 유전적 요인을 총체적으로 연구)을 통해 증명한 것이다.
이 가족들로부터 직접 인간 줄기세포 샘플을 제작해 태아기 신경세포를 재현한 결과, 생애 초기 신경 발달단계에서 비-부호화 영역의 유전변이에 의해 최대 50만 base-pair(유전체 거리 단위) 이상 떨어져 있는 유전자의 발현이 비정상적으로 낮아지거나 높아질 수 있다는 것이 세계 최초로 증명됐다.
이를 통해 자폐증을 유발하는 유전변이가 단백질을 암호화하지 않는 유전체 영역인 '비-부호화 영역(유전 부호 단백질이 일정한 순서 없이 무작위로 구성)'에서도 발생할 수 있는 사실이 규명됐다.
이 연구 성과는 자폐증을 유발하는 유전변이가 단백질을 부호화하지 않는 비-부호화 영역에서도 발생해 멀리 떨어져 있는 유전자의 기능에 영향을 미쳐 신경 발달단계 초기부터 질병 발병에 기여한다는 획기적인 발견이다.
비-부호화 영역을 규명하는 방향으로 전환해야 자폐증 치료의 비밀을 풀 수 있다는 새로운 접근법이 제시된 순간이다.
이는 순수 국내 임상가과 기초과학자, 생물정보학 전문가의 융합연구로 이뤄낸 성과며 아시아 최초의 대규모 전장유전체 데이터를 기반으로 한 코호트 구축과 유전체 분석 모델의 기틀을 마련함으로써 대한민국 유전체 연구에 선도자 역할을 한 것이다.
논문 공동 제1저자인 김일빈 의과학대학원 졸업생은 "신경발달장애 중 자폐증은 특히 치료가 어려운 것으로 알려졌는데, 발병 원인 중 하나로 지목되는 유전체 영역의 이상을 한국인 고유의 데이터를 사용해 국내 연구진들의 힘으로 발견해냈다는 데 큰 의미가 있다"고 말했다.
한편, 이 연구는 서경배과학재단과 한국연구재단, 보건상버진흥원사업을 통해 수행됐으며 세계적 정신의학 학술지 '분자 정신의학(Molecular Psychiatry)'에 지난 15일에 게재됐다(논문명: Non-coding de novo mutations in chromatin interactions are implicated in autism spectrum disorder).
