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자폐인 괴롭히는 민감 자극, 뇌영상과 침으로 찾는다

자폐스펙트럼 장애를 가진 사람은 감각이 지나치게 예민해 일상 생활이 어렵고 사회성 학습에 어려움을 겪는 경우가 많다. 한국뇌연구원(원장 서판길)은 감각 민감성과 관련된 유전자를 규명하고, 이 유전자가 뇌 구조에 영향을 주어 사회성 문제에도 관여함을 규명했다고 29일 밝혔다. 자폐스펙트럼 장애의 감각 문제 조기 진단을 위한 표적으로 활용할 수 있으리란 기대다. 한국뇌연구원 인지과학연구그룹 정민영 박사 연구팀은 건강한 성인남녀 100여명의 MRI 뇌영상을 촬영하고 타액을 수집해 감각 민감성이 유전자 및 뇌 구조와 어떻게 연관되는지 연구했다. 연구팀은 수집한 타액의 유전자 분석을 통해 신경뇌하수체호르몬인 바소토신 수용체의 형태에 따라 감각자극이 더 민감해지고, 사회성이 떨어짐을 확인했다. 또 MRI 뇌영상 데이터를 분석, 전두엽에 위치한 중요한 운동영역인 중심앞이랑 부위가 감각 자극에 대한 민감성과 큰 관련이 있음을 최신 뇌 표면 분석 기법으로 확인했다. 바소토신 수용체의 특정유전자(rs1042615 A-carrier)를 가진 사람이 그렇지 않은 사람보다 감각자극에 대한 민감도가 높고, 사회 관계에서 회피 경향이 크며, 중심앞이랑 뇌표면이 얕아지는 것으로 나타났다. 이는 특정 유전자가 뇌구조 발달에 영향을 주며, 감각의 민감성에 관여해 자폐스펙트럼 장애의 사회성 문제에도 영향을 준다는 것을 의미한다고 연구팀은 설명했다. 정민영 박사는 "발달장애의 감각 민감성과 사회성 문제를 정확하고 객관적으로 진단하고, 발달장애의 감각적 특성을 파악하는 방법을 제시했다"라며 "단시간 MRI 뇌영상과 비침습적 DNA 수집을 이용한 연구방법은 향후 아동 및 발달장애의 의료 접근성을 높여 저비용·고효율 진단 및 치료 연계를 위한 단초가 될 것으로 기대한다"라고 말했다. 이 연구는 학술지 ' 중개 정신의학(Translational Psychiatry)' 최신호에 게재됐다. 논문 제목은 Vasotocin Receptor Gene Genotypes Moderate the Relationship Between Cortical Thickness and Sensory Processing (바소토신 수용체 유전자형은 대뇌피질의 두께와 감각처리 사이의 관계를 조절한다)이다.

2023.11.29 13:16한세희

자폐, 노화, 시각 복원···KIST, 인류 난제에 도전하다

"자폐스펙트럼장애(ASD)의 원인을 유전자와 세포 단위에서 규명하고, 이들의 활동을 관찰하기 위한 초소형 칩 형태의 현미경을 새로 만들었습니다. 이를 바탕으로 자폐 치료에 효과가 있는 신약 개발을 추진 중입니다." 23일 한국과학기술연구원(KIST) 본원에서 열린 '2023 글로벌 리서치 서밋: 그랜드(GRaND) 챌린지' 행사에서 김정진 KIST 신경과학연구단 선임연구원이 설명한 '자폐 조기 진단 및 치료제 개발' 과제의 성과다. 이 과제는 2021년 KIST 그랜드 챌린지(Globally Recognized and Nationally Dedicating Challenge) 사업에 선정된 과제 중 하나다. KIST는 2021년부터 성공 가능성은 매우 낮지만 성공하면 세상을 바꿀 수 있는 초고난도 연구를 지원하는 그랜드챌린지 사업을 펼치고 있다. 자폐는 원인이 되는 유전자나 신경 이상이 다양하고 상호작용이 복잡해 정확한 발병 원인을 찾지 못 하고 있다. 치료제도 없다. KIST 연구진은 SHANK3 유전자 등 ASD와 관련 있는 것으로 알려진 유전자의 이상이 신경 발달에 미치는 영향을 규명하는 작업을 했다. 또 신경장애 치료와 회복이 가능한 시기를 파악하기 위해 새끼 쥐에 적용할 수 있는 칩 크기의 초소형 렌즈리스 현미경도 개발했다. 일반 현미경은 크기가 커 새끼 쥐를 관찰하는데 적합하지 않기 때문이다. 이를 통해 영유아기에 자폐를 조기 진단할 수 있게 한다는 목표다. 국내외 대학 및 기관들과 협력해 자폐 치료를 위한 신약 물질도 개발하고 있다. KIST는 이외에도 시각 장애를 입은 사람이 세상을 다시 볼 수 있게 하는 '인공 광수용체 기반 시각 복원 기술 개발'과 노화 억제를 위한 '지방 면역 유도 노화 제어 기술 개발' 사업을 2021년 그랜드챌린지 과제로 선정했다. 2022년엔 효과적 췌장암 치료법 개발, 금속 성질을 가진 셀룰로오스 나노 소재, 초고출력 용액공정 태양전지 등을 신규 과제로 선정했다. 이날 행사엔 자폐 분야 권위자인 MIT 구핑 펭 교수와 시각복원 분야 대가인 다니엘 팔랭커 스탠포드대학 교수가 화상을 통해 최신 연구 트렌드에 대해 주제 강연을 했다. 노화 분야는 세계적 노화 연구 전문가인브라이언 케너디 싱가포르국립대(NUS) 석좌교수가 'The Longevity Revolution'라는 주제로 현장 강연을 진행했다. 각 분야 관련 KIST 연구자들은 수행 중인 그랜드챌린지 연구에 대해 발표했다. 공개 세션 이후엔 심층 세미나를 열어 국내외 관련 전문가들이 함께 보다 새로운 해법을 찾기 위한 심도 있는 논의를 진행했다. 김복철 NST 이사장은 축사를 통해 "실패 없는 안정적 연구에서 벗어나 고위험, 도전적인 연구 문화를 조성한 KIST의 새로운 도전은 모범적인 사례가 될 것"이라고 말했다. 윤석진 KIST 원장은 "성공에 안주하지 않고, 실패 가능성은 높으나 개척해야만 하는 미지의 영역에 대한 글로벌 최고 수준의 초고난도 연구가 지속될 수 있도록 지켜봐 달라"라고 말했다.

2023.10.23 13:37한세희

"면역-뇌 사이 정보 흐름 규명해 자폐나 우울증 치료 실마리"

"면역과 뇌 사이의 상호 작용을 이해함으로써 신경장애나 우울증 등 다양한 문제를 해결할 방법을 찾을 수 있을 것입니다." 글로리아 최 MIT 교수는 면역 기능이 자폐스펙트럼장애(ASD)의 원인이 될 수 있음을 보인 연구로 주목받는 뇌신경과학자이다. 부산에서 열린 한국뇌신경과학회 연례 학술대회에 참석한 그는 7일 "면역 시스템이 작동할 때 일어나는 부작용, 뇌로 전달되는 신호, 수용체, 발현하는 유전자 등 뇌-면역 정보 흐름에 대한 정보를 모아 지도를 만드는 작업을 하고 있다"라며 "이를 통해 면역에 의한 행동의 변화를 설명할 수 있는지 알고자 한다"라고 말했다. 최 교수는 면역과 자폐 사이의 관계를 밝힌 연구를 출발로 면역과 뇌 사이의 관계를 탐구하고 있다. 그는 임신 중 병에 감염시켜 면역 작용을 일으킨 '모체 면역 활성화(MIA)' 쥐에서 태어난 새끼가 사회적 행동에 문제를 보인다는 사실을 밝힌 바 있다. 어미 쥐 면역세포 TH17에서 나오는 면역단백질 '인터루킨(IL)-17a'가 태아의 뇌세포에 영향을 미치기 때문이다. 이 면역세포는 특정한 종류의 장내미생물로 인해 만들어졌다. 또 뇌 대뇌피질 중 'S1DZ'라는 영역이 영향을 받는 부위라는 점도 밝혔다. 이는 2017년 학술지 '네이처'에 두 편의 논문으로 실렸다. 하지만 면역 작용은 자폐 증상을 완화하기도 한다. 병에 걸려 열이 나면 자폐 증상이 줄어드는 사례는 임상에서 많이 알려져 있다. 최 교수는 면역물질 IL-17a가 뇌의 S1DZ 영역에 직접 영향을 미쳐 사회성에 문제가 있는 쥐의 행동을 개선한다는 점을 밝혔다. S1DZ는 체성 감각을 관장하는 부위이다. 눈을 감아도 자기 팔이 어디에 있는지 알 수 있는 것 같은 피부나 체내 각종 조직의 작용을 말한다. 주변 사물의 움직임을 예측해 움직임이 끝나기 전에 미리 그 결과에 맞춰 행동을 결정하는 것도 이 영역에서 일어난다. 최 교수는 "이러한 예측 능력에 문제가 생기면 사회적 행동이 악화되는 것으로 나타났다"라며 "체성 감각이 왜 중요한지, 사회적 행동 문제와 어떤 관계가 있는지 찾는 연구를 하고 있다"라고 말했다. 이는 코로나19 후유증으로 냄새를 못 맡거나 식욕을 잃거나 우울증을 앓는 등의 다양한 증상의 원인을 찾는 실마리가 될 수도 있으리란 기대다. 최 교수는 "과거엔 면역과 뇌 사이에 소통 채널이 있다는 생각을 받아들이지 못하는 경우가 많았지만, 코로나19 팬데믹 중 실제 이런 문제를 겪는 사람이 늘어나면서 이같은 연관 관계를 설명하기 편해졌다"라며 "자폐스펙트럼장애뿐 아니라 다양한 종류의 신경장애나 뇌 문제에도 같은 원리가 적용되는 것으로 본다"라고 말했다. 최 교수는 중학교 때 미국으로 이민 간 교포 1.5세대 연구자로, 하버드대 의대에서 면역을 연구하는 허준렬 교수와 함께 면역신경학 분야를 개척하고 있다. 그는 "면역학을 연구하는 남편과 공동 연구 덕분에 면역과 뇌신경학이 결합된 연구를 할 수 있었다"라고 말했다. 허 교수는 자페증과 우울증 등을 면역 분야에서 접근해 치료하는 신약을 만드는 인테론을 지난해 창업했다. 한국과의 공동 연구 가능성에도 기대를 드러냈다. 최 교수는 "한국의 병원들은 다양하고 방대한 데이터를 갖고 있다"라며 "이같은 데이터를 바탕으로 동물 실험을 넘어 사람에 적용할 수 있는 연구를 기대한다"라고 말했다. 그는 "면역 시스템과 뇌 사이의 정보가 흐르는 메커니즘을 규명, 면역에 기반해 우울증 등 다양한 질병을 고치는 연구를 계속할 것"이라고 말했다.

2023.09.07 21:56한세희