POSTECH(포항공과대학교) 생명과학과·융합대학원 박상기 교수, 김태경 교수, 김민성 교수 연구팀이 조현병 원인과 발병 과정에 관한 중요한 단서를 발견했다.

조현병은 전 세계 인구의 약 1%가 겪는 정신질환으로, 환자들은 현실 인식과 사회적 관계 형성에 어려움을 겪는다.

최근 연구를 통해 대규모 유전체 연구에서 'AS3MT(Arsenite Methyltransferase)' 유전자가 조현병과 관련되어 있다는 사실이 밝혀졌지만, 이 유전자가 실제로 뇌에 미치는 영향은 베일에 가려져 있었다.

▲ POSTECH 박상기 교수, 김태경 교수, 김민성 교수 [사진=포스텍 제공]

POSTECH 연구팀은 AS3MT 유전자의 특정 변이인 'AS3MTd2d3'에 주목했다. 이 변이가 있는 생쥐를 연구한 결과, 이들은 조현병 환자들과 놀라울 정도로 유사한 특징을 보였다.

뇌 속 공간(뇌실)이 비정상적으로 커지고, 외부 자극에 대한 반응이 둔화하며, 사회적 상호작용이 감소하는 등 조현병의 대표적 증상들이 나타났다.

연구팀이 가장 주목한 것은 뇌 발달 과정에서 일어나는 '신경줄기세포의 분열 방식'이 교란된다는 점이었다. 정상적인 뇌 발달에서는 줄기세포가 균형 있게 분열하면서 뇌의 다양한 세포들을 만들어 내지만, AS3MTd2d3 변이가 있으면 이 균형이 무너진다. 특히 대뇌 피질의 상층부에 있어야 할 신경세포들이 제대로 형성되지 않았다,

이는 마치 건물을 지을 때 특정 층의 벽돌이 부족한 상황처럼 뇌의 설계도는 있지만 필요한 재료들이 제대로 공급되지 않아 구조적 결함이 생기는 것과 같다.

또한, 연구팀은 AS3MTd2d3 단백질이 신경줄기세포의 '중심체'라는 구조물에 비정상적으로 달라붙어 세포 분열 방향을 교란한다는 사실도 밝혀냈다. 이러한 현상은 실험실에서 배양한 인간의 뇌 유사 조직(오가노이드, organoid)에서도 동일하게 나타났다.

이번 연구는 조현병이 단순한 '마음의 병'이 아니라, 태아기·유아기의 뇌 발달 과정에서 시작되는 생물학적 장애임을 증명했다는 점에서 큰 의미가 있다.

이는 유전자 검사를 통한 고위험군 조기 발견이나 AS3MT를 표적으로 한 약물 개발 등 조현병 진단과 치료에 새로운 가능성을 열고, 조현병에 대한 사회적 인식을 바꾸는 데도 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

▲ (위_왼쪽) 중심체에 위치한 AS3MTd2d3이 과발현 시 비대칭 분열 증가, 대칭 분열 감소 (위_오른쪽) AS3MTd2d3는 소수성기가 외부로 노출되어 기존과 다름 구조적 특성이 나타난다.(아래_오른쪽)

POSTECH 박상기 교수는 “이번 연구는 조현병의 생물학적 원인을 근본적으로 규명했다는 점에서 의미가 크다”라며, “조현병을 비롯한 다양한 뇌 발달 질환의 이해와 극복에 기여할 수 있도록 후속 연구를 이어갈 계획이다”라고 밝혔다.

이 연구는 조현병 조기 진단과 치료법 개발에 획기적인 전환점이 될 것으로 기대되며, 국제 학술지 '사이언스 어드밴시스(Science Advances)'에 최근 게재됐다.

한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부 중견연구자지원사업, 뇌과학 선도융합기술개발사업, 혁신연구센터 사업, 박사과정생 연구장려금 지원사업, 한국뇌연구원 기관고유사업 등의 지원을 받아 수행됐다.

글. 우정남 기자 insight1592@gmail.com

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