▲ 희귀질환 국제협력연구를 통한 발달장애/지적장애/자폐증 원인유전자 발견 / 원인불명, 치료부재의 발달장애, 지적장애, 자폐증을 포함하는 희귀질환 연구는 글로벌 네트워크를 통한 환자유전체 빅데이터의 공동 활용이 반드시 필요함. 본 연구에는 9개국 45개 기관이 참여하였음. 후보유전자 검증은 모델동물, 유전자가위기술 등이 필요하며, 원인유전자가 규명되면 새로운 환자의 분자진단 및 치료법 개발을 위한 원천기술로 활용할 수 있음.(그림 및 설명=충남대학교 김철희 교수)  © 특허뉴스

원인불명, 치료부재의 미개척 분야로 여겨졌던 발달장애 및 지적장애의 원인유전자 ‘ZFX’가 국제공동연구를 통해 발견되었다.  

한국연구재단은 충남대학교 김철희 교수 등 9개국 45기관이 참여하는 국제공동연구팀이 ZFX 유전자가 뇌신경계 발달에 필요한 여러 유전자들의 발현을 조절하는 전사인자로 작용한다는 새로운 원리와 개념을 제시하였다고 밝혔다. 

희귀질환의 원인유전자 발굴은, 관련 질환의 진단기술 개발 및 치료제 신약개발을 위한 원천기술이지만, 세계적으로 자폐증을 포함하는 새로운 발달장애와 지적장애는 과학적인 접근이 어려운 분야로 인식되어왔다.  

하지만 최근 글로벌 네트워크를 통한 환자유전체 빅데이터의 공동 활용으로 원인유전자 발견 가능성이 높아졌으며, 생명과학의 발전으로 유전자가위기술과 질환모델동물을 이용한 원인유전자 규명에 대한 기대가 높아졌다. 

미국 하버드 의대를 포함한 9개국 45기관이 참여한 국제공동연구팀은 환자유전체 빅데이터 정보를 공동으로 활용하여 1차로 발굴된 후보유전자(ZFX)를 대상으로 유전자가위기술 및 제브라피쉬를 이용하여 질환동물모델링에 성공하였다.

더불어 세포모델을 이용한 유전자 발현, 전사체 오믹스 분석 등 추가적인 바이오 빅데이터 연구를 통하여 지적장애 원인유전자 ZFX의 작용원리를 세포와 분자 수준에서 규명하였다.

제브라피쉬 질환모델동물을 이용한 원인유전자의 분자기전 규명은 충남대학교 연구팀이 진행하였다.

연구팀은 유전자가위기술로 ZFX 유전자를 제거한 제브라피쉬 동물모델을 개발하고, 발생유전학적 분석과 사회성 동물행동 분석을 통해 ZFX 결실 제브라피쉬가 자폐증, ADHD 증상과 관련된 불안장애 행동을 보임을 관찰하였다. 

김철희 교수는 “이번 연구결과는 다기관이 참여하는 국제협력을 통해 지적장애, 자폐증을 비롯한 희귀질환 연구의 새로운 돌파구를 제시한 혁신적인 성과”라며, “단기적으로는 관련 환자의 분자진단을 위한 바이오마커로서, 중장기적으로는 관련 질환의 치료법 개발을 위한 원천기술로 활용이 가능하다”고 설명하였다. 

이 연구 성과는 생명과학분야 국제학술지 셀 자매지인 ‘미국 인간유전학 저널(American Journal of Human Genetics)’에 2월 7일 게재되었다. 

논문명은 Variants in ZFX are associated with an X-linked neurodevelopmental disorder with recurrent facial gestalt 이다.