자폐증 원인유전자 규명, 치료제 개발 실마리 찾았다
 - 유전자가위기술 및 제브라피쉬를 활용한 자폐증 원인유전자 기능 규명
 - 자폐증 동물모델을 활용한 치료제 개발 원천기술 기반 마련

□ 한국생명공학연구원과 충남대학교, 미국 Augusta University 공동연구진이 그동안 다운증후군의 원인유전자로만 알려졌던 DYRK1A* 유전자가 자폐증의 원인유전자로도 작용함을 제브라피쉬 동물모델을 이용하여 최초로 검증하였다. 향후 자폐증의 새로운 분자기전 연구와 치료제 개발의 원천기술로서의 활용이 기대된다.
    * DYRK1A(Dual Specificity Tyrosine phosphorylation-regulated kinase 1A) : 현재까지 다운증후군에서 발현이 증가되어 있는 핵심 원인유전자 중 하나로서 신경세포 발생 및 뇌의 크기, 인지기능, 섭식기능, 퇴행성 뇌질환 등과 관련이 있는 것으로 알려져 있음.

 ㅇ 한국생명공학연구원(이하 생명연) 질환표적구조연구센터 이정수 박사팀, 충남대학교 김철희 교수팀, 미국 Augusta University의 김형구 교수팀(공동 교신저자: 이정수 박사/김철희 교수/김형구 교수, 공동 제1저자: 조현주 박사과정, 김옥희 박사과정)이 수행한 이번 연구는 생명연의 기관고유사업, 국가과학기술연구회의 융합연구단 사업, 한국연구재단의 중견연구 지원사업 등의 지원을 받아 자폐증 임상연구의 세계적 권위의 전문저널인 분자자폐증(Molecular Autism) 9월 29일자 온라인 판에 게재되었다.
     (논문명 : Zebrafish knockout of Down syndrome gene, DYRK1A, shows social impairments relevant to autism)
□ 자폐증은 자폐 스펙트럼 장애(ASD)로도 불리며 사회적 소통에 어려움을 겪는 다양한 연속 상에 있는 일련의 지적장애를 통칭하는 말로써, 자폐성 장애, 아스퍼거 증후군, 서번트 증후군, 전반적 발달장애 등을 포함하고 있다.

 ㅇ 지난 2011년 발표된 전수 역학조사 결과 한국의 ASD의 유병률은 미국의 경우(아동 110명 한 명, 약 1%, CDC 조사결과)에 비해, 한국 7~12세 아동의 2.64%(약 38명 중 한 명)가 ASD를 가지고 있는 것으로 조사되었다. 이는 미국과 유럽의 2배 이상을 뛰어넘고 있으며 그 수는 더욱 증가할 것으로 예상되고 있다

 ㅇ ASD의 원인은 아직도 분명히 밝혀져 있지 않으나 다양한 유전적 요인과 환경적 요인이 복합적으로 작용할 것으로 생각되고 있다. 유전적 요인을 찾기 위하여 최근, 대규모 환자유전체 빅데이터를 이용한 ASD 원인 유전자들이 속속 발굴되고 있다. 그러나 발굴된 ASD 원인유전자들의 신속한 생물학적인 검증을 위해서는 효율적인 동물모델 및 새로운 분자기전 연구방법의 개발이 필요하다.

□ 후보 ASD 위험유전자 중 특히 DYRK1A는 여러 대량염기서열 분석에서 돌연변이가 반복적으로 관찰되는 고위험유전자 중 하나로서 ASD와의 관련성이 매우 높을 것으로 생각되었으나, DYRK1A 돌연변이 마우스의 발생이 배아단계에서 중단되는 등 생체수준에서의 정확한 기능은 아직 분명하지 않았다.  

 ㅇ 연구팀은 유전자가위기술**을 이용해 DYRK1A 유전자에 대한 제브라피쉬 녹아웃 돌연변이체***를 제작하고, 사회적 무리를 이루는 어류의 동물습성(Shoaling 행동****)을 활용하여, ASD 연구의 핵심인 사회성 측정을 위한 간편, 신속한 새로운 검증방법을 개발하였다. 이를 통해 DYRK1A 유전자의 기능 저해 시 개체의 사회성이 현저히 감소하며 이와 관련한 신경계내의 관련 유전자의 발현이 변화됨을 검증하였다.
    **  유전자가위기술 : 유전체 편집 기술로서 최근 세계적인 주목을 받고 있음
   *** 녹아웃(knockout) 돌연변이체: 특정유전자의 기능을 없앤 돌연변이체로서 유전자의 기능을 연구할 때 주로 사용됨
   **** Shoaling 행동 : 포식자로부터 개체군의 보호, 먹이확보, 짝짓기, 효율적 이동을 위해서 물고기들이 무리를 지어 이동하는 전형적인 사회적 행동(social behavior)
   ***** 관련 영상 : https://www.youtube.com/watch?v=wl8AgVI0Kk0

□ 연구책임자인 김철희 교수와 이정수 박사는 “동 연구성과는 ASD 환자에서 가장 빈번히 발견되는 고위험유전자 중의 하나인 DYRK1A의 자폐증 관련성을 동물모델을 통해 세계 최초로 검증하였으며, 새로운 자폐증 행동분석법의 개발을 통하여 향후 대규모 환자유전체 연구에서 발굴될 새로운 자폐증 후보유전자의 신속한 기능연구에 활용될 것이다”면서, “특히, 개발된 자폐증 동물모델을 활용하여 새로운 ASD 원인유전자와 관련한 신경계의 변화에 대한 구체적인 분자기전의 규명과 함께, 궁극적으로 ASD 치료제 개발에 큰 기여를 할 것으로 기대된다”고 밝혔다.