자폐환자, 의사소통 어려운 이유 알아냈다

DGIST, 콜리비스틴 단백질 돌연변이가 원인
뇌 신호 전달 균형 깨뜨려 의사소통 결핍 초래

자폐증 환자의 억제성 시냅스 조직에서 콜리비스틴의 분자적 역할 모식도. DGIST 제공.

국내 연구진이 자폐스펙트럼 장애 환자의 원활한 의사 소통이 어려운 원인을 밝혀냈다. 앞으로 자폐스펙트럼 장애 및 다양한 정신질환 치료제 개발에 중요한 과학적 단서로 활용될 전망이다.

대구경북과학기술원(DGIST)은 엄지원·고재원 뇌과학과 교수 연구팀이 김진영 한국기초과학지원연구원 박사 연구팀과 공동으로 자폐증 환자에게서 발견된 ‘콜리비스틴’ 단백질 돌연변이가 뇌의 억제성 시냅스 기능을 약화시키고, 의사소통 결핍을 일으키는 원인이라는 사실을 규명했다고 10일 밝혔다.

우리의 뇌는 흥분성 신호(가속 페달)와 억제성 신호(브레이크)가 균형을 이뤄야 정상적으로 작동한다. 하지만 균형이 깨지면 신경세포 간 정보 전달이 왜곡되고, 자폐나 조현병 같은 신경발달장애가가 생긴다.

이런 신호는 신경세포들이 맞닿아 정보를 주고받는 ‘시냅스’에서 이뤄지진다. 그동안 자폐 환자에게서 이런 시냅스의 억제성 기능 이상이 보고되긴 했지만, 그 원인에 대해선 명확하게 밝혀지지 않았다.

연구팀은 프랑스 공동 연구팀으로부터 자폐 환자에게서 발견된 콜리비스틴 유전자(ARHGEF9) 변이 정보를 제공받아 전전두엽에서 제거한 형질전환 생쥐를 제작해 시냅스 구조와 기능 변화를 관찰했다.

그 결과, 억제성 시냅스에서 밀도와 신호 전달이 현저히 줄어든 반면, 흥분성 시냅스에는 큰 변화가 없었다.

특히 콜리비스틴이 결핍된 생쥐는 다른 행동 지표에서 정상 수준이었으나 동료 생쥐와 소통할 때 사용하는 초음파 발성 능력이 크게 저하됨을 확인했다.

이는 자폐 환자들이 언어적·비언어적 소통에 어려움을 겪는 특징과 일치한다고 연구팀은 설명했다.

연구팀은 이 현상을 통해 뇌의 억제성 회로 이상이 사회적 의사소통 결핍의 직접적 원인일 수 있음을 입증했다.

고재원 DGIST 교수는 “이번 연구는 신경발달장애 중 자폐스펙트럼 장애의 병태 생리학에 대한 이해를 크게 진전시킨 연구”라고 평가했다.

엄지원 DGIST 교수는 “향후 콜리비스틴-게피린 유전자 연구를 인간세포 모델로 확장시켜 전임상연구 등으로 확장해 자폐스펙트럼 장애 치료제 개발에 기여하도록 연구를 지속하겠다”고 말했다.

김진영(왼쪽부터) 기초지원연 박사, 정혜지 DGIST 박사후연수연구원, 엄지원 DGIST 교수, 고재원 DGIST 교수.

이준기 기자 bongchu@dt.co.kr