소두증을 일으키는 새로운 유전자가 발견됐다.
서울대병원 임상유전체의학과 채종희 교수, KAIST 생명과학과 윤기준 교수, 강남세브란스병원 윤지훈 교수 공동연구팀은 소두증 환자과 가족의 유전체 데이터를 분석해 소두증 유발 새 유전자를 규명했다고 유전체 분야 국제학술지(Genome Medicine)에 발표했다.
소두증은 연령과 성별 평균치보다 머리둘레가 일정 기준 보다 작은 경우를 말하며, 뇌 성장과 발달 지연으로 이어질 수 있다.
태어날 때부터 머리 크기가 작은 '일차성'과 성장 과정에서 머리 성장이 멈추는 '이차성'으로 나뉜다. 현재 소두증 관련 유전자는 약 1,300개로 알려져 있지만 뚜렷한 원인은 확인되지 않았다.
이번 분석 대상자는 소두증을 동반한 신경발달장애 환자 418명과 가족 632명. 이들의 전장(全長) 엑솜 유전체 데이터를 분석한 결과, 소두증 관련 유전자 142개가 확인됐으며, 전체 환자의 56.7%(418명 중 237명)에서 유전적 원인이 확인됐다.
특히 29개 유전자가 새롭게 발굴돼 소두증에 대한 유전적 이해도를 높였다. 연구팀에 따르면 원인 불명의 반복 유산과 발달장애 아동 출산을 경험한 가족이 이번 분석에서 정확한 유전적 원인(SMPD4 유전자 결실)이 발견돼 유전 상담과 착상 전 유전진단을 받아 자녀 계획을 이어갈 수 있었다.
또한 이번 연구에서는 일차성과 이차성 소두증의 유전적 기전이 다르다는 사실이 확인됐다. 일차성은 DNA 손상 반응·세포 분열 등 뇌 발달 초기 경로와 밀접했고, 이차성은 시냅스 형성·조절, Wnt/β-catenin 신호 등 후기 신경 성숙 단계와 연관됐다.
아울러 미진단 환자군에서 후보 유전자 12개가 추가 발굴됐고, 뇌 오가노이드 실험을 통해 RTF1·ASAP2 유전자가 신경 전구세포 증식과 뇌 발달에 중요한 역할을 하는 것으로 확인됐다.
채종희 교수는 "관련 데이터가 축적되면 맞춤형 치료제 개발로 이어질 수 있다"고 강조했다. 윤기준 교수는 "줄기세포 기반 뇌 오가노이드 모델로 신규 후보 유전자의 기능을 입증한 것은 임상과 기초의학의 성공적 융합 사례"라고 말했다.
이번 연구는 이건희 소아암·희귀질환 극복사업, 한국연구재단, 서경배 재단의 지원을 받았다.