유전자 분석으로 밝혀진 조현병의 비밀
2020.04.16 노스캐롤라이나 대학교
유전자가 조현병의 발달과 유전성에 미치는 영향은 그 동안 계속 연구되어 왔다.
그런데, 네이처 커뮤니케이션스지에 발표된 이번 연구에서는 드물게 일어나는 유전자의 변형이 조현병에 영향을 미칠 수 있다는 것을 보여 준다.
연구결과는 희귀한 구조적 변이가 어떤 특정 유전자 구조의 경계에 영향을 주어 조현병의 위험성을 증가시킴을 보여준다.
이 경계들에서의 변형으로 유전자 발현에 문제가 생기는데, 앞으로 이루어질 기계적인 연구에서 이러한 변이들이 생물학적으로 미치는 기능적인 영향을 정확하게 밝히게 될 것이다.
조현병의 유전학에 대한 이전의 연구들은 SNPs로 알려진 일반적인 유전자 서열 변화가 각각 어떤 뉴클레오티드에 영향을 미치는 지와 단백질을 만들기 위한 지침을 제공하는 DNA부분에서 드물게 일어나는 변형, 구조적으로 매우 큰 변이 ( 수 십만의 뉴클레오티드에 영향을 미치는 변형)를 사용해 이루어 졌다.
이러한 연구들은 게놈의 스냅샷을 제공하는데, 조현병과 강하게 관련된 많은 부분의 게놈이 미스터리로 남겨져 있었다.
이 실험에서 연구원들은 전체 게놈 배열 WGS ( whole genome sequencing) 이라는 방법을 사용해서 전체 게놈을 조사했다.
WGS는 매우 비싸서 잘 사용되지 않는 연구 방법인데, 연구를 위해 국립 정신 건강 연구소의 기금과 스웨덴의 자금을 모아 조현병 환자 1,165명과 대조군 1,000명에 대한 유전체 배열 연구를 실시했다. 지금까지 알려진 가장 큰 규모의 정신 분열증 연구이다.
연구 결과, 과학자들이 조현병 환자에게서 그동안 관찰하지 못했던 유전자상의 변이가 밝혀졌다.
특히, Topologically Associated domains (TAD)로 알려진 삼차원 유전자 구조가 조현병 발현에 역할을 할 수 있다는 것을 알게 되었다. TAD는 이웃한 TAD 사이에서 유전 물질과 도메인이 상호작용하는 것을 막기 위해 중간에 엄격한 경계(boundary) 를 가진 게놈의 특정 영역이다. 이러한 경계가 바뀌거나 손상되면 일반적으로 상호 작용하지 않는 유전자와 조절 요소 간에 상호 작용이 생길 수 있다.
이러한 상호 작용이 일어날 때, 유전자 표현은 선천성 결함, 암의 형성, 그리고 발달 장애를 초래할 수 있는 등 바람직하지 않은 결과로 나타날 수 있다.
이번 연구로 뇌의 TAD경계에 영향을 미치는 극히 드문 구조적 변이들이 조현병 환자에게서 훨씬 자주 일어난다는 것이 밝혀졌다. 구조적 변형이란 누락되거나 중복된 유전적 배열을 갖게 되는 것 또는 일반적인 게놈에 없는 배열을 포함하는 등의 큰 돌연변이를 말한다. 이처럼 잘못되었거나 누락된 TAD경계가 정신 분열증의 발전에 기여할 수 있다고 한다. 이 연구는 TAD의 이상 징후와 조현병 발달 사이의 연관성을 최초로 발견해 주목 받고 있다.
이 유전자에 영향을 주는 돌연변이를 가진 세포를 연구하고 분자 수준에서 정확히 어떤 일이 일어 났는지를 알아내는 연구가 진행될 예정이다.
앞으로 손상된 TAD나 환자 결과를 개선할 수 있는 유전자 표현을 치료하는 성과를 낼 수 있을 것으로 보인다.
이러한 연구가 정신분열증의 유전적 미스터리를 푸는 데 도움이 될 것이다.
Journal Reference:
1. Matthew Halvorsen, Ruth Huh, Nikolay Oskolkov, Jia Wen, Sergiu Netotea, Paola Giusti-Rodriguez, Robert Karlsson, Julien Bryois, Björn Nystedt, Adam Ameur, Anna K. Kähler, NaEshia Ancalade, Martilias Farrell, James J. Crowley, Yun Li, Patrik K. E. Magnusson, Ulf Gyllensten, Christina M. Hultman, Patrick F. Sullivan, Jin P. Szatkiewicz. Increased burden of ultra-rare structural variants localizing to boundaries of topologically associated domains in schizophrenia. Nature Communications, 2020; 11 (1) DOI: 10.1038/s41467-020-15707-w
