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강봉균 교수 (서울대학교) 연구팀은 자폐증 환자 특이적인 유전자(DSCAM) 돌연변이를 찾아내고, 유도 만능 줄기세포를 이용하여 이 돌연변이가 어떤 과정을 거쳐 자폐증의 표현형을 나타내는지에 대해 밝혔다.
이 연구는 2021년에 정신 질환 관련 국제학술지 ‘분자 정신의학(Molecular Psychiatry)’에 게재되었다.
DSCAM (Down syndrome cell adhesion molecule)은 신경계 전반의 발달 과정에서 나타나는 세포 간 접합 단백질로서, 시냅스 형성에도 관여한다고 알려져 있다.
연구팀은 자폐증 환자의 피부 섬유아세포로부터 역분화 과정을 통해 환자 특이적인 유도 만능 줄기세포를 만들어냈고, 이를 다시 신경세포로 분화시켰다.
DSCAM 돌연변이를 가진 신경세포에서는 NMDA 수용체 구성단백질 중 하나인 NR1의 발현이 감소하는 것을 확인하였고, 이 신경세포에 정상적인 DSCAM 유전자를 더 넣어주면 NR1의 발현이 정상으로 회복됨을 확인하였다.
환자 특이적 신경세포를 이용한 연구에서 더 나아가, 신경세포에서 Dscam을 제거(knock-out)한 유전자 변형 생쥐에서 자폐증의 주된 증상 중 하나인 사회적 상호작용의 결핍을 확인하였다.
본 연구에서는 자폐증 환자에게서 발견된 DSCAM 돌연변이가 글루탐산(glutamate) 수용체 중 하나인 NMDA 수용체의 기능을 저하시킴으로써 자폐 증상을 유발함을 증명하였다.
본 연구는 기초과학연구자가 환자를 직접 진단할 수 있는 의사 과학자와의 협업을 통해 학제 간 융합 중개 연구를 성공적으로 이룬 사례로써 환자 맞춤형 연구의 플랫폼을 제시하였다.
이 연구 성과는 과학기술정보통신부‧한국연구재단 기초연구사업의 지원으로 수행되었다.
※ 논문명 : Dysfunction of NMDA receptors in neuronal models of an Autism Spectrum Disorder patient with a DSCAM mutation and in Dscam knockout mice
※ 주저자 : 강봉균 (공동교신저자, 서울대), 이진아 (공동교신저자, 한남대), 이경민 (공동교신저자, 경북대), 임채석 (공동 제 1저자, 서울대, 원광대), 김민정 (공동 제 1저자, 서울대), 최자은 (공동 제 1저자, 서울대), Md Ariful Islam (공동 제 1저자, 서울대), 이유경 (공동 제 1저자, 한남대)
