다운증후군 원인유전자 자폐증 원인유전자로도 작용

생명대·충남대·미Augusta대 공동연구단, 유전자가위와 제브라피쉬로 자폐증 원인유전자 최초 규명
다운증후군 원인유전자로만 알려졌던 'DYRK1A' 유전자가 자폐증 원인유전자로도 작용함이 밝혀졌다. 이 연구로 향후 자폐증의 새로운 분자기전 연구와 치료제 원천기술 활용이 기대된다.

DYRK1A(Dual Specificity Tyrosine phosphorylation-regulated kinase 1A) 유전자는 신경세포 발생과 뇌 크기, 인지기능, 섭식기능, 퇴행성 뇌질환 등 다운증후군에서 발현이 증가돼 있는 핵심 원인유전자 중 하나다.
 
이번 연구는 한국생명공학연구원(원장 장규태·이하 생명연) 질환표적구조연구센터 이정수 박사팀과 충남대학교(총장 오덕성) 김철희 교수팀, 미국 Augusta대 김형구 교수팀이 공동연구했다.

자폐증은 사회적 소통에 어려움을 겪는 다양한 연속 상에 있는 일련의 지적장애를 통칭하는 말로써, 자폐성 장애·아스퍼거 증후군·서번트 증후군·전반적 발달장애 등을 포함한다.
  
최근 대규모 환자유전체 빅데이터를 이용한 자폐증 원인 유전자들이 속속 발굴되고 있으나, 발굴된 원인유전자들의 신속한 생물학적인 검증을 위해서는 효율적인 동물모델과 새로운 분자기전 연구방법 개발이 요구돼 왔다.
 
자폐증 위험유전자 중 DYRK1A는 여러 대량염기서열 분석에서 돌연변이가 반복적으로 관찰되는 고위험유전자 중 하나다. 그러나 DYRK1A 돌연변이 마우스 발생이 배아단계에서 중단되는 등 생체수준에서의 정확한 기능은 아직 분명하지 않았다.
 
연구팀은 유전자 편집 기술인 '유전자가위기술'을 이용해 DYRK1A 유전자에 대한 제브라피쉬의 특정유전자 기능을 없앤 '녹아웃 돌연변이체'를 제작했다. 그리고 사회적 무리를 이루는 어류의 동물습성인 'Shoaling 행동'을 활용해, 자폐증 연구 핵심인 사회성 측정을 위한 신속 간편한 새로운 검증방법을 개발했다.

이를 통해 DYRK1A 유전자 기능 저해 시 개체의 사회성이 현저히 감소하며, 이와 관련한 신경계내 관련 유전자 발현이 변화됨을 검증했다.
 
연구책임자인 김철희 충남대 교수와 이정수 생명연 박사는 "동 연구성과는 DYRK1A의 자폐증 관련성을 동물모델을 통해 세계 최초로 검증했으며, 새로운 자폐증 행동분석법의 개발을 통해 향후 대규모 환자유전체 연구에서 발굴될 새로운 자폐증 후보유전자의 신속한 기능연구에 활용될 것"이라면서 "개발된 자폐증 동물모델을 활용해 새로운 자폐증 원인유전자와 관련한 신경계 변화의 구체적인 분자기전 규명은 물론, 궁극적으로 자폐증 치료제 개발에 큰 기여를 할 것"으로 기대했다.

이 연구는 자폐증 임상연구의 세계적 전문저널인 '분자자폐증(Molecular Autism)' 9월 29일자 온라인 판에 게재됐다.

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