원광대 임채석 교수팀, 자폐증 관련 새로운 돌연변이 규명

원광대학교 의과대학 약리학교실 임채석(사진) 교수 연구팀이 서울대 강봉균 교수, 한남대 이진아 교수, 경북대 이경민 교수 연구팀과 함께 환자 유전체를 기반한 자폐증 관련 새로운 돌연변이를 찾았다고 22일 밝혔다.

DSCAM(Down syndrome cell adhesion molecule)은 신경계 전반의 발달 과정에서 나타나는 세포 간 접합 단백질로 시냅스 형성에도 관여한다고 알려졌다.


임 교수 연구팀은 자폐증 환자의 피부 섬유아세포로부터 역분화 과정을 통해 환자 특이적인 유도만능 줄기세포를 제작하고, 이를 다시 뇌신경 세포로 분화시켰다.

이후 DSCAM 돌연변이를 가진 신경세포에서는 NMDA 수용체 구성 단백질 중 하나인 NR1의 발현이 감소하고, 또 이 신경세포에 정상적인 DSCAM 유전자를 더 넣으면 NR1의 발현이 정상으로 회복되는 것을 확인했다.

또 신경세포에서 Dscam을 제거(knock-out)한 유전자 변형 생쥐에서 자폐증의 주된 증상 중 하나인 사회적 상호작용의 결핍도 밝혔다.
연구팀은 DSCAM 유전자에 돌연변이를 가진 자폐증 환자의 특이적 유도만능줄기세포로부터 신경세포로의 분화연구를 주도했다.


이번 연구 결과는 'DSCAM 돌연변이가 있는 자폐스펙트럼장애 환자 신경세포 모델 및 Dscam 녹아웃 마우스에서 NMDA 수용체의 기능 장애'를 주제로 정신질환 관련 최고 국제학술지인 Molecular Psychiatry(2020/21년 IF:15.992)에 게재됐다.

이번 연구는 과학기술정보통신부 및 한국연구재단 기초연구사업의 지원으로 이뤄졌으며 임채석(공동 제1저자, 원광대), 김민정(공동 제1저자, 서울대), 최자은(공동 제1저자, 서울대), 아리풀 이슬람(공동 제1저자, 서울대), 이유경(공동 제1저자, 한남대), 강봉균(공동교신저자, 서울대), 이진아(공동교신저자, 한남대), 이경민(공동교신저자, 경북대) 교수 등이 참여했다.

임 교수는 "이번 연구를 통해 자폐증 환자의 DSCAM 돌연변이가 글루탐산(glutamate) 수용체 중 하나인 NMDA 수용체 기능을 저하시켜 자폐 증상을 유발함을 증명했다"며 "이는 기초과학연구자가 환자를 직접 진단할 수 있는 임상 의사와 협업을 통해 학제 간 융합 중개연구를 성공적으로 이룬 사례로, 환자 맞춤형 연구 플랫폼을 제시했다는 점에서 의의가 있다"고 설명했다.