연구성과

생명 박상기 교수팀, ‘조현병’ 태아 신경발달 과정에서 발생한다

2023-02-02 564

[POSTECH-한국뇌연구원-KAIST 공동 연구팀, 조현병 원인인자 MAD1에 의한 대뇌피질 발생 중 신경세포 이동성 조절]

조현병은 망상, 환청, 와해된 언어와 행동 등의 증상이 주로 나타나고, 사회적 기능에 장애를 일으킬 수도 있는 질환으로 관심이 필요한 병이다. 여기서 조현(調絃)이란 사전적인 의미로 ‘현악기의 줄을 고르다.’ 라는 뜻으로, 조현병 환자의 모습이 마치 현악기가 정상적으로 조율되지 못했을 때의 모습처럼 혼란스러운 상태를 보이는 것과 같다는 데서 비롯됐다. 아직까지 조현병의 명확한 원인이 밝혀지지는 않았으나, 일반적으로 조현병은 뇌에 이상이 생겨서 발생하는 생물학적 질환이라고 알려져 있다.

최근 POSTECH 연구팀이 한국뇌연구원, KAIST(한국과학기술원) 연구팀과 공동연구를 통해 조현병의 원인인자인 MAD1(Mitotic Arrest Deficient-1)단백질이 신경세포 내 골지체의 기능성을 조절할 수 있다는 결과를 내놓았다. 이 연구는 최근 정신질환과 치료를 생물학적으로 접근한 연구를 게재하는 국제 학술지 ‘분자정신의학(Molecular Psychiatry)’에 게재됐다.

조현병은 천문학적인 사회적, 의료적 비용을 일으키는 주요 정신질환 중 하나로, 생물학적 원인을 이해하고 근본적인 치료접근을 위한 전 세계적 노력으로 수년전 대규모 조현병 전체유전체 상관분석연구(GWAS)*1가 완성됐다. 이로부터 100개가 넘는 조현병 연관 유전자들이 새롭게 발굴되었으나, 이들 각각의 유전자가 어떻게 조현병의 발병과 위험에 관련될 수 있는지는 더 많은 연구가 필요하다.

MAD1L1(Mitotic Arrest Deficient-1 Like 1)유전자는 GWAS 및 인간 조현병 환자군을 대상으로 한 여러 연구에서 수차례 조현병과의 높은 관련성이 대두되었음에도, 신경계에서 수행하는 기능이 직접적으로 알려진 바는 없었다. 공동연구팀은 쥐와 인간 오르가노이드 모델을 활용하여 주요 신경 발달 과정에서 MAD1L1유전자의 산물인 MAD1단백질의 역할을 조사해 조현병의 분자 메커니즘을 규명하고자 했다.

공동 연구팀은 MAD1이 대뇌피질 발달 과정에서 높게 발현되고, MAD1 결핍이 신경세포의 이동과 신경돌기 성장에 문제를 일으킨다는 것을 밝혔다. 또한, MAD1이 세포 내 골지체에 위치하여, 이동하는 신경세포의 성장과 극성 결정에 중요한 골지체로부터 세포막으로의 소포 전달을 조절한다는 것을 확인했다. 이 과정에서 MAD1은 KIFC3(kinesin family member C3)단백질과 물리적으로 상호작용하고 협력해 골지체의 형태와 신경 극성을 조절하여, 신경세포의 적절한 이동과 분화를 조율하는 것을 확인했다.


그 결과, 조현병 연관 유전자 MAD1L1의 발현산물인 MAD1단백질이 신경세포 내 골지체의 기능성을 조절함으로써 신경세포의 모양, 극성, 그리고 이동성에 중요한 인자라는 것을 규명했다. 이는 조현병의 원인이 태아단계에서 잘못된 신경발생에 기인할 수 있다는 오래된 가설을 지지하는 새로운 증거가 된다.

연구를 주도한 생명과학과 박상기 교수는 “이번 연구 결과는 MAD1이 신경 발달의 필수 조절자이며 MAD1의 기능적 이상이 조현병의 신경발생 단계에서의 원인 이해에 새로운 기초가 될 수 있음을 나타낸다.”고 말했다.

한편, 이 연구는 중견연구자지원사업, 신약분야원천기술개발사업, 신진연구자지원사업, 선도연구센터지원사업, 뇌연구원기관고유사업, 학문후속세대지원사업의 지원으로 수행됐다.


1. 전체유전체 상관분석연구(GWAS, genome-wide association study)
질병이 없는 사람들과 질병이 있는 사람의 전체 유전체를 대조하여 DNA 표지자를 비교하는 연구.