자폐증 치료의 비밀, 이곳에 있었네…“장내 미생물 없애니”

임신혁·김태경 포스텍 생명과학과 교수팀
장내 미생물과 자폐증 관계 밝혀
뇌 속 신경전달물질 균형이 핵심

임신혁‧김태경 포스텍 생명과학과 교수팀은 장내 미생물이 자폐증 증상과 관련이 있다는 연구 결과를 최근 발표했다. [사진=구글 이미지FX]

장내 미생물이 자폐 스펙트럼 장애(자폐증)의 새로운 원인으로 밝혀졌다. 장내 미생물이 전혀 없는 상태에서는 자폐증 증상이 나타나지 않았다. 기존의 유전적 접근에서 벗어나 자폐증 치료에 새 길이 열릴 것이라는 기대가 나온다.

임신혁·김태경 포스텍 생명과학과 교수팀은 자폐증 발병에 관여하는 장내 미생물과 면역 반응 메커니즘을 세계 최초로 규명했다고 18일 밝혔다.

그간 자폐증은 유전적 요인에 의해서 발생한다고 알려졌다. 사회성, 의사소통, 행동 발달에 영향을 미치는 발달장애인 자폐증은 세계적으로 어린이 31명 중 1명이 앓고 있으나, 현재 근본적인 치료법이 없다.

예일대 연구진은 2021년 자폐증 환자의 대뇌 안 부분인 백질 모양이 일반인과 다르다는 연구 결과를 발표했다. 뇌의 양쪽 반구를 연결하는 통로의 모양이 달라, 양쪽 반구의 의사소통 연결에 문제가 있을 것으로 추정된다.

그러나 이번 연구에 따르면, 자폐증 치료의 비밀은 뇌가 아닌 장에 있었다. 연구진은 장내 미생물과 면역 반응이 뇌 기능에 영향을 준다는 ‘장-뇌 축’이론에 주목했다. 장내 미생물의 구성이 사람의 인지 기능과 감정 등에 영향을 줄 수 있다는 내용으로, 이미 수많은 연구로 뒷받침됐다.

사람 몸속에는 인간 세포보다 10배 많은 박테리아가 존재한다. 기존 연구에 따르면, 자폐증 환자의 장내 미생물 구성은 대체로 일반인과 다르다. 또한 자폐증 환자의 약 90%는 위장관 질환을 함께 겪는다.

연구진이 무균 상태에서 자란 생쥐를 분석한 결과, 이들은 자폐증 유전자를 가지고 있음에도 장내 미생물이 전혀 없으면 자폐증 증상을 보이지 않았다. 장내 미생물이 자폐증 증상 발현에 필수적이라는 의미다.

이어 연구진은 장내 미생물이 뇌 속 면역세포 염증 반응을 촉진하고, 특정 염증성 T세포가 자폐증에 중요한 역할을 하는 것을 밝혀냈다. 염증성 면역 경로를 차단하자 염증이 줄고 자폐증 증상이 완화됐다.

장내 미생물이 뇌 속 신경전달물질의 균형을 변화시켜 뇌 기능에 영향을 미친다고 연구진은 설명했다.

인공지능(AI)으로 신경전달물질의 균형을 조절하는 락토바실러스 루테리 균을 발굴하고 자폐증 생쥐에 투여하자, 신경 염증과 자폐증 증상이 줄어드는 효과까지 확인했다.

임 교수는 “자폐증을 단순한 유전 질환이 아니라, 장내 미생물 조절을 통해 관리할 수 있는 면역-신경계 질환으로 바라보게 하는 전환점을 마련했다”고 했다. 임 교수가 창업한 스타트업인 이뮤노바이옴은 이번 연구 결과를 활용해 자폐증 증상 개선을 위한 치료제 개발을 이어갈 계획이다.

임신혁 포스텍 생명과학과 교수. [사진=포스텍]