자폐증, 새 치료길 열리나… 반복 행동 등 증상 개선 효과 확인

IBS, 뇌 속 글리신 조절 약물 조절 메커니즘 규명
행동 증상 개선, 신경기능 회복 효과… 동물실험 확인

자폐 생쥐 동물모델의 증상 개선 전후 개념도. IBS 제공.

자폐 스펙트럼 장애(자폐증)의 핵심 증상인 반복 행동과 사회성 저하 등을 개선할 수 있는 새 치료 전략이 제시됐다.

기초과학연구원(IBS)은 김은준 시냅스 뇌질환 연구단장(KAIST 생명과학과 석좌교수) 연구팀이 뇌에 존재하는 물질인 '글리신'을 조절하는 약물을 활용해 자폐 증상 개선 효과를 확인했다고 9일 밝혔다.

자폐증은 세계 인구의 2.8%가 겪고 있는 대표적인 뇌신경 발달장애로, 사회적 상호작용이 어렵거나 같은 행동을 반복하는 증상을 유발한다. 미국 질병통제예방센터에 따르면 미국 내 8세 아동 31명 중 1명(3.2%)이 자폐증을 가진 것으로 보고됐지만, 아직 명확한 발병 기전과 치료법은 밝혀지지 않았다.

연구팀은 자폐증 발병 원리의 대표적인 가설 중 하나인 'NMDA 수용체 기능 저하'에 주목했다. NMDA 수용체는 뇌 신경세포가 신호를 주고받을 때 중요한 역할을 하는 단백질로, 신경전달물질인 글루탐산과 글리신의 결합으로 활성화된다.

NMDA 수용체 기능 저하는 자폐증과 조현병, 지능 장애, 펠란-맥더미드 증후군 등 다양한 뇌신경질환과 연관된 것으로 알려져 있다.

연구팀은 글리신 농도에 따라 활성이 달라지는 점에 착안해 글리신 양을 조절하면 약해진 NMDA 수용체 기능을 회복시킬 수 있을 것으로 보고, 대뇌 피질과 해마 등 인지 기능 관련 영역에 주로 존재하는 글리신 수송체인 'Slc6a20a'를 새 표적으로 삼았다.NMDA 수용체 기능이 저하된 자폐증 및 펠란-맥더미드 증후군 생쥐 모델의 뇌에 Slc6a20a를 억제하는 핵산 물질인 안티센스 올리고뉴클레오타이드(ASO)를 주사한 결과, 4주 후 생쥐의 NMDA 수용체 기능이 정상 수준으로 회복됐다.

또 다른 쥐와 어울리지 못하는 사회성 문제와 과도하게 털을 고르는 행동(그루밍)이 개선됐다. 행동 개선 효과는 단 한번의 주사 후 8주가 지난 뒤에도 관찰돼 장기간 효과가 나타날 수 있음을 보였다.

약물 투여 후 개별 단백질 기능도 정상화됐다.

김은준 IBS 시냅스 뇌질환 연구단 연구단장.

연구팀은 사람 세포 기반 모델에서도 신경 기능 회복 효과가 나타나는지 확인하기 위해 인간 대뇌 피질 오가노이드를 제작해 실험한 결과, 오가노이드에서도 약물 처리 후 신경 기능이 정상 수준이 회복됨을 확인했다.

아울러 성체 생쥐모델에서도 치료 효과를 확인해 발달 과정이 지난 시점에서도 자폐증 관련 뇌 기능과 행동 증상이 개선될 수 있음을 증명했다.

김은준 단장은 "이번 연구는 글리신 조절 약물을 통해 자폐증의 행동 증상 개선과 신경 기능 회복을 확인한 성과"라며 "향후 자폐증 핵심 증상을 개선하는 치료제 개발에 기여할 것"이라고 말했다.

연구 결과는 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈' 지난달 29일 온라인에 실렸다.

이준기 기자 bongchu@dt.co.kr