다운증후군의 원인이 되는 유전자가 자폐증도 일으킨다는 사실이 국내 연구진에 의해 처음으로 밝혀졌다.

한국생명공학연구원과 충남대, 미국 오거스타 대학(Augusta University) 공동연구팀은 다운증후군의 원인유전자 'DYRK1A'가 자폐증의 원인 유전자로도 작용한다는 것을 '제브라피쉬'(zebrafish) 동물모델을 통해 검증했다고 27일 밝혔다.

생명연 이정수 박사팀, 충남대 김철희 교수팀, 미국 오거스타 대학 김형구 교수팀이 수행한 이번 연구 결과는 국제 학술지 '분자자폐증'(Molecular Autism) 지난달 29일자 온라인 판에 실렸다.

자폐 스펙트럼 장애'(ASD)라고도 불리는 자폐증은 사회적 소통에 어려움을 겪는 일련의 지적장애를 말한다. 자폐성 장애, 아스퍼거 증후군, 서번트 증후군, 전반적 발달장애 등이 포함된다.

지난 2011년 발표된 전수 역학조사 결과, 국내 7~12세 아동의 2.64% 정도가 앓고 있는 것으로 밝혀졌다. 미국 내 같은 나이 아동(1%)의 2배를 넘는 것으로 나타났다.

많은 연구자들이 유전적 요인을 찾기 위해 환자 유전체 빅데이터를 이용한 ASD 원인 유전자 발굴 연구를 진행하고 있지만, 아직도 분명한 원인은 밝혀지지 않은 상태여서 다양한 유전적 요인과 환경적 요인이 복합적으로 작용할 것으로 예견되고 있다.

이중 21번 염색체에 존재하는 다운증후군의 원인유전자인 DYRK1A의 돌연변이가 ASD 환자 유전체의 대규모 염기서열 분석에서 반복적으로 관찰되는 것으로 나타났다.

이 때문에 ASD와의 관련성이 매우 높을 것으로 생각돼 왔지만, 기존 생쥐 실험이 배아 단계에서 중단돼 DYRK1A가 생체 수준에서 어떤 기능을 하는지 밝혀지지 않았다.

연구팀은 우선 '유전자가위기술'(유전물질인 DNA를 자르고 붙이는 등 편집하는 기술)을 이용해 DYRK1A 유전자 기능을 없앤 '제브라피쉬 녹아웃(Knockout) 돌연변이체'를 제작했다.

제브라피쉬는 사람과 유전자 구성이 비슷한 어류로, 동물모델로 흔히 사용된다.

연구팀은 제브라피쉬가 다른 개체에 강한 친밀감을 보이며 무리를 지어 이동한다는 점을 이용, ASD 연구의 핵심인 사회성을 측정하는 새로운 검증방법을 개발했다.

실험 결과, DYRK1A 유전자의 기능이 저해된 제브라피쉬는 다른 개체에 무관심하며 사회성의 결여를 보이는 등 전형적인 ASD 표현형을 나타내는 것을 확인했다.

연구책임자인 김철희 교수와 이정수 박사는 "ASD 환자에서 가장 빈번히 발견되는 고위험유전자 중의 하나인 DYRK1A의 자폐증 관련성을 동물모델을 통해 세계 최초로 검증했다"며 "DYRK1A의 활성을 조절하는 방법으로 ASD 치료제 개발에 기여할 것"이라고 말했다.

[헤모라이프 박남오 기자]