서울대병원·KAIST 공동연구팀, 국내 소두증 유전자 스펙트럼 첫 규명

서울대학교병원과 KAIST 연구진이 국내 최초로 소두증의 유전자 스펙트럼을 체계적으로 규명했다. 소두증은 연령과 성별 평균치보다 두위가 2표준편차 이상 작은 경우를 의미하며, 뇌 성장과 발달 지연으로 이어질 수 있다. 출생 시부터 나타나는 일차성 소두증과 성장 과정에서 나타나는 이차성 소두증으로 구분되며, 약 1,300여 개의 유전자가 관련된 것으로 알려져 있다. 그러나 그동안 환자별 원인을 정확히 특정하기는 어려웠다.

이번 연구는 서울대병원 임상유전체의학과 채종희 교수, KAIST 생명과학과 윤기준 교수, 강남세브란스병원 윤지훈 교수 공동연구팀이 주도했다. 연구팀은 소두증을 동반한 신경발달장애 환자 418명과 가족 632명, 총 1,050명의 전장 엑솜 유전체 데이터를 분석했다. 그 결과, 전체 환자의 56.7%에서 유전적 원인을 규명했으며, 총 142개의 관련 유전자가 확인됐다. 특히 이 가운데 29개는 새롭게 발굴된 유전자로, 소두증에 대한 이해를 한층 넓혔다.

구체적 사례도 보고됐다. 원인 불명으로 반복된 유산과 발달장애 아동 출산을 겪던 한 가족은 이번 연구를 통해 ‘SMPD4 유전자 결실’이라는 명확한 원인을 확인했다. 이후 유전 상담과 착상 전 유전진단(PGD)을 통해 안정적인 자녀 계획을 이어갈 수 있었다.

또한 연구팀은 일차성과 이차성 소두증의 유전적 기전 차이를 규명했다. 일차성 소두증은 DNA 손상 반응과 세포 분열 등 뇌 발달 초기 단계 경로와 관련이 깊었고, 이차성 소두증은 시냅스 형성·조절, Wnt/β-catenin 경로 등 후기 신경 성숙 단계와 연관돼 있었다. 아울러 미진단 환자군에서는 추가로 12개의 후보 유전자가 발굴됐으며, 그중 ‘RTF1’과 ‘ASAP2’가 뇌 발달 과정에 중요한 역할을 하는 것으로 확인됐다. 뇌 오가노이드 실험에서도 이들 유전자가 결핍되면 신경 전구세포의 증식이 감소하는 현상이 관찰됐다.

채종희 교수는 “실제 소아 환자의 머리둘레 데이터를 기반으로 한 대규모 유전체 분석을 통해 뇌 크기와 기능 발달에 관련된 유전자 네트워크를 밝혀냈다”며 “이러한 데이터 축적은 향후 맞춤형 치료제 개발에도 큰 도움이 될 것”이라고 강조했다. 윤기준 교수 역시 “줄기세포 유래 뇌 오가노이드 모델을 통해 새롭게 발굴한 유전자의 기능을 검증한 것은 임상과 기초 연구의 융합 성과”라고 평가했다.

이번 연구는 이건희 소아암·희귀질환 극복사업, 한국연구재단, 서경배 연구재단의 지원을 받아 수행됐으며, 유전체 분야 권위 학술지 ‘Genome Medicine(IF 11.2)’ 최근호에 게재됐다. 연구 결과는 신경발달장애 환자들의 조기 진단과 맞춤형 치료 전략 수립에 중요한 기초자료가 될 것으로 기대된다.