[DGIST] 고재원 교수팀, MDGA1 유전자의 성별 특이적 발병 기전 규명

■ 고재원 교수팀, MDGA1 유전자의 성별 특이적 발병 기전 규명

■ 지역 일반고 대상 '과학 탐구 동아리 프로그램' 가동

(왼쪽부터) DGIST 고재원 교수, 미국 럿거스대학 김승준 박사후연수연구원, DGIST 김현호 박사후연수연구원. ⓒ DGIST

[프라임경제] DGIST(총장 이건우) 뇌과학과 시냅스 다양성 및 특이성 조절 연구단(센터장 고재원 교수)은 신경세포 간 연결 및 특성을 조절하는 핵심인자인 MDGA1의 유전자 변이가 자폐 스펙트럼 장애를 일으키는 새로운 원인임을 규명하고, 이를 치료할 수 있는 약물 가능성을 제시했다. 

특히 이번 연구는 자폐증이 왜 여성보다 남성에게 더 빈번하게 발생하는지에 대한 생물학적 단서를 제공해 큰 의미가 있다.

자폐 스펙트럼 장애는 사회적 상호작용의 결여와 반복적 행동을 특징으로 하는 대표적인 뇌신경발달질환이다. 통상적으로 여성보다 남성에게서 발병 및 진단 비율이 약 3~4배가량 높게 나타나는 것으로 알려져 있으나, 이러한 성별 편향성의 명확한 생물학적 원인은 그동안 베일에 싸여 있었다. 

이번 연구는 그 수수께끼를 풀고 자폐증이 남성에게 더 빈번하게 발생하는 이유에 대한 분자생물학적 단서를 제공했다.

연구단은 스페인 국제연구진과의 공동연구를 통해, 자폐 증상을 보이는 환자들에게서 MDGA1 미스센스(missense) 돌연변이를 세계 최초로 발견했다. 연구 결과, MDGA1 단백질은 본래 뇌 신경회로가 과도하게 흥분하지 않도록 억제해 주는 조절자 역할을 한다. 

하지만 이 유전자에 변이가 생기면 신경세포 간의 신호 전달을 돕는 단백질(시냅신 II)의 기능(인산화 수치)이 떨어지면서 뇌 신경회로의 균형이 무너지는 것으로 나타났다.

흥미로운 점은 이러한 뇌 회로의 고장이 성별에 따라 다르게 나타난다는 것이다. 연구단이 개발한 MDGA1 변이 생쥐 모델에서 수컷 생쥐는 사회적 소통 능력 저하와 같은 자폐 유사 행동을 뚜렷하게 보인 반면, 암컷 생쥐는 정상적인 행동 양상을 유지했다. 

연구단은 이 방어 원리에 착안해, 이미 미국 식품의약국(FDA) 승인을 받은 선택적 에스트로겐 수용체 조절제인 '바제독시펜'을 수컷 변이 생쥐에게 투여했다. 그 결과, 떨어졌던 신경 단백질의 기능(시냅신 II 인산화)이 회복되었을 뿐만 아니라, 비정상적이었던 초음파 발성과 깜짝 놀람 반응 등의 자폐 유사 행동이 정상 수준으로 돌아오는 것을 확인했다.

고재원 교수는 "이번 연구는 정확한 원인을 알기 어려웠던 자폐 스펙트럼 장애의 새로운 유전적 요인을 밝힌 것은 물론, 성별 차이가 발생하는 분자기전을 규명한 데 큰 의의가 있다"며 "특히 이미 안전성이 검증된 약물인 바제독시펜이 자폐증의 새로운 치료제로 활용될 수 있는 가능성을 열었다는 점에서 향후 임상적용을 위한 후속 연구를 이어갈 것"이라고 밝혔다.

한편 이번 연구성과는 DGIST 뇌과학과 시냅스 다양성 및 특이성 조절 연구단(센터장: 고재원) 소속 김승준 前박사후연수연구원(현 미국 럿거스(Rutgers) 대학 박사후연수연구원), 김현호 박사후연수연구원이 공동 제1저자로 참여했다. 또한, 스페인 키론살루드 대학병원의 알베르토 페르난데스 하엔 박사 연구팀을 포함해 국내에서도 DGIST 엄지원 교수‧유우경 교수, 한국기초과학지원연구원 김진영 박사, 한국과학기술연구원 권석규 박사, 고려대학교 안준용 교수, KAIST 김호민 교수, 미국 콜로라도대 오원찬 교수 연구진 등이 다수 참여했다. 

■ 지역 일반고 대상 '과학 탐구 동아리 프로그램' 가동

학기 중 멘토링부터 방학 집중연구·성과발표회까지 체계적 지원

DGIST 융합인재교육원은 지역 일반계 고등학생들의 심화 과학 탐구 역량을 높이고 미래 과학기술 인재를 육성하기 위해 'DGIST와 함께하는 고등학교 과학 탐구 동아리 프로그램'을 본격 운영한다.

이 프로그램은 DGIST 교수진과 고등학교 현장 교사가 협업해 학생들의 정규 교육과정인 동아리 활동을 체계적으로 지원하는 새로운 교육 모델이다. 대입 평가가 정성 중심으로 변화하고 고교학점제가 전면 시행되는 등 교육 환경이 급변함에 따라, 일반고 학생들에게 전문적이고 심화된 과학 탐구 기회를 제공하여 진로 설계 및 탐구 역량을 폭넓게 강화하고자 마련됐다.

본 프로그램은 2026년 3월부터 12월까지 운영된다. 참여 학교는 경북고, 경북대사대부고, 계성고, 대구여고, 대진고, 도원고, 수성고, 포산고, 함지고, 화원고 등 대구 지역 10개 일반계 고등학교로, 학교당 1개씩 총 10개 팀(동아리별 최대 15명)이 참여한다. 각 동아리에는 탐구 주제와 연관된 DGIST 교수가 매칭되며, 고교 지도교사와 DGIST 교수가 공동으로 학생들을 밀착 지도하게 된다.

세부 교육 과정은 학기 중 온·오프라인 탐구 지도(총 11회 내외)와 방학 중 집중 연구로 나뉘어 체계적으로 운영된다. 학기 중에는 기초 이론 학습, 문헌 탐색, 연구 방향 설정 등에 대한 지도가 이뤄진다. 

이어 방학 기간에는 동아리 내 우수 학생 4~5명을 선발해 DGIST 연구실에서 5일간(총 30시간) 실제 연구 환경을 체험하며 실험, 분석, 결과 발표까지 수행하는 심화 연구를 진행한다.

석창원 융합인재교육원장은 "이번 프로그램은 지역 일반고 학생들이 정규 동아리 활동을 통해 DGIST의 우수한 연구 역량과 현장 교사의 지도 노하우를 동시에 경험하며 심화된 과학 탐구를 수행할 수 있도록 돕는 데 의미가 크다"며 "앞으로도 지역사회와 연계한 교육 협력을 꾸준히 확대해 미래 과학기술 인재 육성과 지역 교육 경쟁력 강화에 기여하겠다"고 밝혔다.