자폐증 베일 벗겨지나…'숨은 유전자'부터 뇌 회로까지 규명 봇물

자폐 스펙트럼 장애(ASD)의 복잡한 생물학적 원인을 규명하는 연구들이 잇따라 발표되며 새로운 진단 및 치료법 개발에 대한 기대감을 높이고 있다.

29일 바이오온 등 외신에 따르면, 다수의 글로벌 연구팀은 유전체 분석 기술 발전과 동물 모델 연구를 통해 자폐증의 다양한 발병 기전을 밝혀냈다. 특히 기존 기술로는 찾기 어려웠던 유전적 요인과 특정 신경회로, 장-뇌 연결고리의 역할이 구체적으로 드러나고 있다.

미국 캘리포니아 샌디에이고 대학 연구팀은 국제학술지 '셀 지노믹스'에 '롱리드 전장 유전체 시퀀싱' 기술을 활용한 연구 결과를 발표했다. 이 기술은 기존 짧은 염기서열 분석법과 달리 유전체 조각을 길게 읽어내 복잡한 구조 변이를 정확히 찾아낼 수 있다. 연구 결과, 유전자를 파괴하는 구조 변이 검출률은 33%, 직렬 반복 서열 검출률은 38% 향상됐다.

유전 연구는 단백질을 만들지 않는 '비암호화 RNA' 영역으로도 확장됐다. 캐나다 토론토 아동병원 연구팀은 '네이처'에 X염색체에 위치한 긴 비암호화 RNA 'PTCHD1-AS'가 자폐증의 핵심 증상인 사회적 상호작용 장애 및 반복 행동과 깊은 관련이 있음을 규명했다. 이 유전자의 파괴는 남성의 자폐증 발병 위험을 2.56배 높이는 것으로 나타났다.

자폐증의 핵심 원인 유전자로 꼽히는 'Shank3'의 역할도 구체화됐다. 스페인, 중국 등 다국적 연구팀은 '네이처 커뮤니케이션스'를 통해 Shank3 유전자 돌연변이가 뇌의 '사교 호르몬'으로 불리는 바소프레신(AVP) 경로를 차단함을 동물실험으로 증명했다. 연구팀은 특정 수용체를 활성화해 사회성을 회복시킬 수 있다는 가능성도 제시했다.

중국과학원 선전첨단기술연구원 연구팀은 '사이언스 어드밴시스'에 Shank3 돌연변이가 냄새의 좋고 싫음을 판단하는 '후각가치 부호화' 기능을 망가뜨린다는 사실을 인간과 쥐 모델에서 공통으로 확인했다고 보고했다. 이는 자폐 환자가 겪는 감각 이상 문제의 신경학적 근거를 제시한 것이다.

장내미생물과 뇌의 연결고리도 속속 드러나고 있다. 한국 포항공과대학교(포스텍) 연구팀은 '네이처 커뮤니케이션스'에 특정 장내미생물이 뇌에 상주하는 면역세포인 'CD4+ T세포'를 통해 자폐 행동에 영향을 미친다는 기전을 규명했다. 연구팀은 인공지능으로 예측한 특정 유익균을 통해 쥐의 사회성 장애를 개선하는 데 성공했다.

이 밖에도 뇌 오가노이드(유사 장기)를 이용해 자폐증 환자의 초기 뇌 과성장과 관련된 특정 세포를 찾아낸 연구(셀 스템 셀), 진단 연령에 따라 유전적 특성이 다르다는 연구(네이처) 등도 발표되며 자폐증의 복잡성을 다각도로 조명했다.

이러한 연구 성과들은 자폐증이 단일 원인이 아닌 다양한 요인이 복합적으로 작용하는 '스펙트럼' 장애임을 재확인시켜준다. 향후 이를 기반으로 한 정밀 진단 기술과 표적 치료제 개발이 가속화될 것으로 전망된다.