대사체학 연구에서 신생아의 자폐증을 예측하는 바이오마커 발견

Communications Biology 저널에 발표된 최근 연구에서는 신생아의 대사체학을 사용하여 발달을 예측할 수 있는 지표를 식별합니다. 자폐 스펙트럼 장애(ASD).

ASD용 바이오마커

ASD 아동은 사회적 상호작용, 언어, 제한적이거나 반복적인 관심 또는 행동 패턴에 어려움을 겪습니다. 치료를 받더라도 그 중 20%만이 어린 시절 ASD 진단을 받은 후 성인으로 독립적으로 생활하고 있습니다.

이전 연구에서는 어린이와 성인의 ASD에 대한 대사 및 생화학적 지표가 연령, 성별, 증상의 심각도에 따라 달라지는 것으로 확인되었습니다. 이러한 지표 중 다수는 뇌 구조 및 기능, 면역체계, 자율신경계 및 미생물군집과 관련이 있습니다. 그러나 단일 유전적 요인이나 환경적 요인이 아동의 ASD 사례를 모두 설명하지는 않습니다.

세포 위험 대응(CDR) 모델

CDR(세포 위험 반응) 모델은 환경 및 유전적 스트레스 요인을 발달 장애 및 ASD와 연결하는 대사 경로를 설명합니다. CDR은 이러한 부상이나 스트레스에 대한 대사, 염증, 자율신경, 내분비 및 신경학적 반응의 다양한 변화에 따라 스트레스 요인에 노출된 지점에서 바깥쪽으로 퍼집니다.

태아나 아동기 초기에 스트레스 요인이 발생할 때 ASD가 CDR을 따를 가능성이 더 높습니다. 이러한 스트레스 요인은 CDR의 일부인 미토콘드리아, 산화 스트레스, 선천성 면역 및 미생물군집의 네 가지 영역에 영향을 미칩니다. 세포외 아데노신 삼인산(eATP)은 모든 CDR 경로의 기본 조절자입니다.

신호 분자로서의 ATP

ATP는 지구상의 모든 생명체를 위한 에너지 화폐입니다. ATP의 약 90%는 미토콘드리아 내에서 생성되며 모든 대사 경로에서 사용됩니다. 세포 외부에서 eATP는 메신저 분자로 기능하여 세포의 퓨린 반응 수용체에 결합하여 위험을 경고하고 일반화된 CDR 반응을 촉발합니다.

ASD의 대사에서의 ATP

조절되지 않은 퓨린 대사와 ATP에 반응하는 퓨린성 신호 전달이 실험 및 인간 연구에서 확인되었으며 다중 오믹스 분석을 통해 뒷받침되었습니다. EATP의 역할은 비만 세포 및 소교세포, 신경 감작 및 신경가소성을 포함하여 ASD에서 변경된 신경 발달의 여러 측면에 핵심입니다.

연구결과

ASD 이전 그룹과 일반적으로 발달하는 그룹(TD)의 영아는 임신과 유아기 동안 환경 요인에 대한 노출에 차이가 없었습니다. ASD 이전 그룹의 어린이 중 약 50%가 발달 퇴행을 보인 반면 TD 그룹의 2%는 발달 퇴행을 보였습니다. ASD 진단 당시 평균 연령은 3.3세였습니다.

대사물질은 ASD 신생아 코호트에서 평균 이상으로 증가했으며 신생아 코호트에 비해 5년차에 절반 이상 계속 증가했습니다. 이러한 대사산물에는 스트레스 분자와 새로 형성된 mRNA를 코팅하는 퓨린 7-메틸구아닌이 포함되어 있습니다.

연구 결과에 따르면 ASD는 연령, 성별, 질병 심각도에 따라 일반적으로 발달하는 어린이의 대사 프로필과 다른 대사 프로필과 연관되어 있음이 확인되었습니다. 이러한 변화는 ASD의 비정상적인 신경생물학에 반영됩니다.

종합적으로 볼 때, 데이터는 정상적인 퓨린 네트워크 반전의 실패로 인해 GABAergic 네트워크 반전의 실패가 발생함을 나타낼 수 있습니다. 억제 연결의 손실은 자연적인 감쇠를 감소시켜서 RAS 네트워크에서 칼슘 신호가 과도하게 흥분되도록 합니다.

향후 연구에서는 이러한 발견을 활용하여 신생아와 영유아가 ASD 위험이 있는 사람들을 식별할 수 있는 더 나은 검사 도구를 개발할 수 있습니다. 이는 영향을 받은 아동의 조기 식별 및 개입에 도움이 될 수 있으며, 궁극적으로 치료 결과를 개선하고 ASD 유병률을 감소시킬 것입니다.