KAIST, 자폐증 원인 새로 규명..한국인 유전체 대규모 연구

기사내용 요약
KAIST-IBS-서울의대-KISTI 공동연구팀 '비-부호화 유전체 영역 탐구'
한국인 자폐증 가족 유전체 분석, 인간 줄기세포 이용해 증명
자폐증 치료 비밀을 풀 수 있다는 새 접근법 제시, 국제 학술지 게재
아시아 첫 대규모 전장-유전체 데이터 기반 코호트 구축 및 유전체 분석

[대전=뉴시스] 한국 자폐증 코호트. 전체 코호트 3708명 중 일부인 813명의 데이터가 연구에 사용됐다. *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = KAIST는 대규모 한국인 자폐증 가족 코호트를 모집하고 전장 유전체를 분석, 자폐증 유발 유전변이가 단백질을 암호화하지 않는 유전체 영역인 비-부호화 영역에서 발생할 수 있다는 사실을 규명했다고 19일 밝혔다.

KAIST 의과학대학원 이정호 교수와 바이오및뇌공학과 최정균 교수, IBS 김은준 단장, 분당서울대병원 유희정 교수, KISTI가 협업해 얻은 성과다. 자폐증 원인의 새로운 이해와 치료 전기가 마련됐다는 평가다.

이번 연구결과는 정신의학 국제학술지 '분자 정신의학'(Molecular Psychiatry)에 지난 15일자로 게재됐다. 논문명 Non-coding de novo mutations in chromatin interactions are implicated in autism spectrum disorder

자폐증은 사회적 의사소통 결핍 또는 이상, 반복적이거나 틀에 박힌 행동 문제가 유아시절 시작돼 거의 평생 지속되는 뇌 신경 발달장애로 공식 인정된 치료 약제가 없다.

공동연구진은 자폐증 유발 유전변이가 비-부호화 유전체 영역에서 발생한다는 사실을 발견하고 이를 세계 최초로 한국인 자폐증 샘플로 제작한 인간 줄기세포를 이용해 증명했다.

[대전=뉴시스] 3차원 염색질 상호작용. 유전변이가 염색질 상호작용을 통해 멀리 떨어져 있는 유전자의 기능에 영향을 미칠 수 있다. *재판매 및 DB 금지

그간 유전체 분야에서 난공불락으로 여겨진 비-부호화 영역에 초점을 맞춰 자폐증의 근본 원인을 규명한 획기적인 연구 결과다.

연구진은 IBS와 한국연구재단, 국가바이오빅데이터사업단의 지원을 통해 지난 2011년부터 현재까지 3708명에 달하는 자폐 환자와 가족들로 구성된 대규모 한국인 코호트를 구축하고 유전체를 분석 중이다.

이 연구결과는 813명의 전장 유전체 염기서열 분석을 바탕으로 이뤄졌다.

연구진은 3차원 공간상의 염색질 상호작용(three-dimensional chromatin interaction)이란 새로운 분석 방식을 사용해 유전체 데이터의 98% 이상을 차지하고 있으나 자폐증 유전체 연구에서 조명받지 못한 비-부호화 영역을 집중 연구했다.

그 결과 비-부호화 영역에서 발생한 유전변이가 멀리 떨어져 있는 자폐 유전자의 기능에 심각한 이상을 초래할 수 있음을 증명했다.

[대전=뉴시스] 비-부호화 유전변이에 의한 유전자 기능 이상. 비-부호화 유전변이에 의해 태아 신경발달에 이상이 생길 수 있고(왼쪽), 유전체 조절기능과 임신에도 영향을 미칠 수 있다(오른쪽) *재판매 및 DB 금지

특히 코호트의 한국인 자폐증 가족으로부터 직접 인간 줄기세포를 제작해 태아기 신경세포를 재현했고 이런 생애 초기 신경 발달단계에서 비-부호화 영역의 유전변이에 의해 최대 50만 베이스-페어(유전체 거리 단위) 이상 떨어져 있는 유전자의 발현이 비정상적으로 낮아지거나 높아질 수 있음을 세계 최초로 규명했다

연구진은 "자폐증 유발 유전변이가 단백질을 부호화하지 않는 비-부호화 영역에서 발생해 멀리 떨어져 있는 유전자의 기능에도 영향을 미쳐 신경 발달단계 초기부터 발병에 기여한다는 획기적인 자폐증 원인에 대한 발견"이라고 설명했다.

이번 연구는 ▲IBS 시냅스뇌질환연구단(김은준 교수팀 프로젝트 제안 및 개시) ▲서울의대 및 분당서울대병원(유희정교수팀 코호트 구축 및 임상 평가) ▲KISTI(대용량 컴퓨팅 리소스 및 유전체 데이터 분석 파이프라인 제공) ▲KAIST(이정호·최정균 교수팀 비-부호화 영역 유전변이 분석)이란 업무영역에서 협업해 나온 결과라 의미가 더 크다.

논문의 공동 제1 저자인 김일빈 박사(KAIST 의과학대학원 졸업생)는 "신경발달장애 중 자폐증은 특히 치료가 어려운 것으로 알려져 있다"면서 "발병 원인 중 하나로 지목되는 유전체 영역의 이상을 한국인 고유의 데이터를 사용해 순수 국내 연구진의 힘으로 발견해냈다는 데 큰 의미가 있다"고 강조했다.

분당서울대병원의 유희정 교수는 "우리나라 연구진이 힘을 모아 자폐증의 비밀을 풀기 위한 첫걸음으로 연구에 참여한 당사자와 가족의 헌신으로 이룬 일이라고 생각한다"면서도 "자폐증 발병 기전을 완전히 이해하고 치료제를 개발키 위해서는 연구해야 할 것이 아직 많다. 국가차원의 지원이 절실하다"고 밝혔다.

☞공감언론 뉴시스 kys0505@newsis.com