신경섬유성다발 형성에 관여하는 체성 유전변이 유전자 집단 분석(Gene-set enrichment test) 결과
[대전=일요신문] 육군영 기자 = 노인성 치매의 가장 대표적인 원인으로 알려진 알츠하이머병의 원인이 후천적 뇌 돌연변이가 될 수 있다는 연구결과가 나왔다.
노인성 치매의 가장 흔한 원인으로 알려진 알츠하이머병은 전 세계 GDP의 1%를 차지할 정도로 사회, 경제적 소모비용이 큰 질환이지만 병을 일으키는 분자 유전학적 원인은 명확하게 규명되지 않고 있다.
기존의 알츠하이머병 유전체 연구는 주로 환자의 말초조직인 혈액에서 전장유전체 연관분석(Genome-wide association study)을 하거나, 이미 가족력이 있는 환자에서 발견된 일부 유전자들(e.g., APP, PSEN1/2)에 대한 유전자 패널 분석 등이 주를 이루었다.
KAIST 의과학대학원 이정호 교수와 KISTI(한국과학기술정보연구원) 국가슈퍼컴퓨팅본부 유석종 박사 공동 연구팀은 노화 과정에서 발생하는 후천적 뇌 돌연변이를 분석해 알츠하이머병의 새 원인이 될 수 있다는 이론을 제시했다.
연구팀은 52명의 알츠하이머병 환자에게 얻은 사후 뇌 조직을 통해 알츠하이머병에 존재하는 뇌 체성 유전변이를 찾아내고 알츠하이머병의 중요 원인으로 알려진 신경섬유다발 형성을 비정상적으로 증가하는 현상을 확인했다.
KAIST 의과학대학원 이정호 교수
연구팀은 이러한 현상에 주목해 알츠하이머병 환자의 뇌 조직에서 직접 엑솜 유전체 데이터를 생성했으며 알츠하이머병 뇌-특이적 체성 유전변이를 발굴했다.
연구팀은 알츠하이머병 환자와 정상인의 해마 형성체 부위를 레이저 현미 해부법을 통해 정밀하게 오려냈다.
또 저빈도의 체성 유전변이(Somatic mutation)를 정확하게 찾아내기 위해 대용량 고심도 엑솜 시퀀싱 데이터를 생성하고 저빈도 체성 유전변이 분석에 특화된 분석 파이프라인을 독자적으로 구축했다.
이러한 새 방법론을 통해 실제로 알츠하이머병 환자의 뇌에 체성 유전변이가 실제로 존재함을 체계적으로 규명함과 동시에 체성 유전변이의 누적속도 및 신경섬유다발 형성과의 관련성도 함께 밝혀냈다.
연구팀의 발견은 알츠하이머병의 발병에 체성 유전변이가 주요한 역할을 할 수 있음을 강력하게 시사하는 것으로, 알츠하이머병 유전체 연구에 대한 새로운 틀을 제시함과 동시에 향후 다른 신경퇴행성뇌질환의 연구에도 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
연구팀은 연구결과를 바탕으로 KAIST 교원 창업 기업(소바젠, 대표 김병태)을 통해 알츠하이머 질환의 진단과 치료제 개발에 나설 예정이다.
KISTI 유석종 박사는 “연구팀이 구축한 저빈도 체성 유전변이 분석 파이프라인 및 빅데이터 분석을 위한 슈퍼컴퓨팅 기술을 통해 알츠하이머병의 새로운 발병 원리를 밝혀냈다”라며 “타 유전체 기반 연구에 활용할 수 있는 기반을 마련했다”라고 말했다.
박준성 박사와 KISTI 이준학 박사가 공동 1 저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)’ 7월 12일자 온라인판에 논문명 ‘Brain somatic mutations observed in Alzheimer‘s disease associated with aging and dysregulation of tau phosphorylation’으로 게재됐다.
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