태아 뇌세포 형성에서 발견된 정신 및 신경 퇴행성 질환의 근원

자폐증, 양극성 장애, 우울증과 같은 일부 신경정신 질환과 알츠하이머병, 파킨슨병과 같은 일부 신경퇴행성 질환의 기원은 태아 뇌 발달 초기 단계에 있을 수 있습니다. 델 마르 병원 연구소와 예일대학교가 공동으로 진행한 연구에 따르면, 이는 이전에 생각했던 것보다 더 이른 시기입니다. 이 연구는 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 에 게재되었습니다.

이 연구는 "태아 발달의 가장 초기 단계, 특히 뇌줄기세포에서 정신 질환의 기원을 찾는 데 중점을 두었습니다."라고 폼페우 파브라 대학과 협력하는 Istituto Investigaciones Hospital del Mar의 생물의학 정보학 프로그램 내 신경유전체학 연구 그룹의 코디네이터이자 Miguel Servet 프로그램의 연구원인 Gabriel Santpere 박사가 설명했습니다.

이를 위해 연구진은 신경정신 질환, 신경퇴행성 질환, 그리고 피질 기형과 관련된 약 3,000개의 유전자 목록을 활용하고, 이러한 유전자들의 변화가 뇌 발달에 관여하는 세포에 미치는 영향을 모델링했습니다. 그 결과, 이러한 유전자들 중 다수가 뇌를 형성하는 전구체인 줄기세포에서 태아 발달 초기부터 이미 기능을 수행하고 있음을 보여주었습니다. 줄기세포는 뉴런과 이를 지지하는 구조를 형성하는 세포입니다.

이를 달성하는 것은 결코 쉬운 일이 아니었습니다. 뇌 발달의 이 단계는 연구하기가 매우 어렵습니다. 이러한 이유로 연구진은 인간과 생쥐의 뇌에서 얻은 풍부한 데이터뿐만 아니라 시험관 내 세포 모델에서 얻은 데이터도 함께 모았습니다.

예일대학교 파스코 라키치 박사 연구실의 준연구원이자 이 연구의 공동 책임자인 니콜라 미칼리 박사는 "과학자들은 일반적으로 성인의 정신 질환 유전자를 연구하지만, 이번 연구에서는 이러한 유전자 중 다수가 태아 뇌 발달 초기에 이미 활성화되어 있으며, 이러한 유전자의 변화가 뇌 발달에 영향을 미쳐 나중에 정신 질환을 유발할 수 있다는 사실을 발견했습니다."라고 말했습니다.

이 연구는 뇌 발달에 관여하는 각 세포 유형에 대한 특정 조절 네트워크를 모델링하여 다양한 뇌 질환과 관련된 유전자의 활성화 또는 비활성화가 각 단계의 전구 세포에 어떤 영향을 미치는지 살펴보았습니다. 이를 통해 다양한 질병을 유발하는 질환의 발달에서 각 유전자의 중요성을 관찰할 수 있었습니다. 이러한 질환에는 소두증과 수두증부터 자폐증, 우울증, 양극성 장애, 식욕 부진, 조현병에 이르기까지 다양하며, 알츠하이머병과 파킨슨병도 포함됩니다.

이러한 모든 병리 현상은 신경줄기세포가 활성화되는 뇌 발달 초기 단계에 관여하는 유전자와 관련이 있는 것으로 밝혀졌습니다. 델 마르 병원 연구소의 연구원인 조엘 마토-블랑코는 "우리는 뇌가 겪을 수 있는 광범위한 질병을 다루고 있으며, 이러한 질병에 관여하는 유전자가 신경줄기세포에서 어떻게 작용하는지 연구하고 있습니다."라고 덧붙였습니다.

동시에 그는 이 연구가 "이러한 유전자의 작용이 가장 중요한 시간대와 세포 유형을 파악하여, 언제, 어디서 이러한 유전자의 기능을 표적으로 삼아야 할지 알려준다"고 지적합니다.

산트페레 박사는 "이러한 정보는 대뇌 피질에 영향을 미치는 질병의 기원을 이해하는 데 유용하며, 유전적 변화가 어떻게 이러한 병리로 전환되는지 이해하는 데 도움이 됩니다."라고 말했습니다.

이러한 메커니즘과 각 질병에서 각 유전자의 역할을 이해하면 이를 표적으로 삼는 표적 치료법을 개발하는 데 도움이 되며, 이를 통해 유전자 치료와 개인 맞춤형 치료의 기회가 열릴 수 있습니다.