Autism-like behavior caused by deletion of vaccinia-related kinase 3 is improved by TrkB stimulation
J. Exp. Med., 214(10), 2947-2966

Q. 선정된 연구성과의 내용과 의의는 무엇인가요?

자폐증(Autism, Autism Spectrum Disorder)은 사회성의 발달, 특히 다른 사람들과 소통하는 능력이 지체되고, 기분과 정서의 불안정성을 나타내며 많은 경우 인지 발달의 저하를 수반하는 발달장애입니다. 국내에서 자폐질환으로 진단된 환자 수는 지난 40년 간 10배 이상 증가하였고, 2011년에는 인구 38명 당 1명이 자폐 환자로 예측되었으며 시간에 따라 계속 증가하는 추세입니다. 따라서 자폐증에 의한 경제적 비용의 증가와 가족들의 삶의 질 저하라는 측면에서 자폐증 연구에 대한 필요성이 더욱 커지고 있습니다.

자폐증의 경우 다른 정신질환들에 비해 높은 유전율을 보여주고 있기 때문에 자폐증의 유전적 요인에 대한 동물실험 모델에서의 연구 중요성은 더욱 커지고 있고, 이러한 연구들을 통해 자폐증의 이해를 구체적으로 할 수 있으며 보다 효과적인 치료가 가능할 것으로 보고 있습니다.

VRK3 단백질은 VRK 계열 단백질 중 하나로서 세포주기에 중요한 단백질로 알려져 있으며, ERK의 활성을 조절함으로써 뇌신경을 보호하는 역할을 하는 주요 인자로 제시되어 왔습니다. 자폐증 환자에게서 VRK3 유전자의 변이에 대한 가능성이 대두되었지만 뚜렷한 관계는 현재까지 밝혀진 바가 없었습니다. 이에 본 연구팀은 자폐증의 발병 원인에 있어 VRK3의 중요성을 밝혀내고자 하였고, VRK3 유전자를 결손시킨 형질전환마우스에서 자폐증의 임상학적 특징이 나타남을 확인하였습니다. 뿐만 아니라 7,8-DHF (7,8-Dihydroxyflavone)라는 신규 조절물질은 VRK3 유전자 결손에 의해 기능이 약해진 표적분자 (TrkB)를 다시 활성화시키는 기전으로 작용하는 것으로써 자폐 특징적인 행동 양상도 완화 되는 것을 확인하였습니다.

그림 설명: 자폐증상을 가진 생쥐는 wild type에 비해 동료 생쥐와 더 많은 시간을 보내지 않음.

Q. 해당 연구분야의 최신 연구의 흐름은 어떤가요?

자폐는 전통적으로 정신의학 및 심리학 차원에서 다루어져 왔으나 최근에는 신경생물학의 발달에 따라 영유아 및 청소년기의 인지 및 행동이상을 분자적으로 이해하고 교정하고자 하는 시도가 이루어지고 있습니다. 환자를 대상으로 한 연구에서 원인 인자의 규명까지는 잘 이루어져 있으나 발달 시기별로 해당인자의 병리기전을 체계적으로 연구하는 데에는 한계가 있었습니다. 최근 동물 모델을 이용한 기초 연구와 임상연구가 융합된 연구사례가 많이 소개되었고, 특히 환자에게서 발견된 유전자 이상을 동물에 적용하여 자폐증상을 확인하고, 그 결과를 바탕으로 신약개발에 활용하는 전략이 주목받았습니다. 하지만 자폐질환은 증상의 범위가 넓기도 하고 원인이 되는 인자들도 다양한 것으로 예측되기 때문에 자폐 관련 신규표적 분자와 신호경로 발굴이 필요합니다. 이번 연구를 통해 새로운 분자표적과 원인기전 경로를 확인하였고, 기존의 연구결과들과 융합시켜 치료법 개발을 기대해 봅니다.

Q. 함께 진행한 연구진의 소개를 부탁합니다.

본 연구는 서울대학교 치과대학 최세영 교수팀과 공동연구로 진행되었습니다. 포스텍 연구팀에서 마우스 행동 실험과 분자생물학적 실험을 주도적으로 진행하였고, 최세영 교수팀은 전기생리학 관련 실험들을 수행하였습니다.

Q. 현재 해당 연구분야의 한계는 무엇인지, 향후 연구방향과 계획이 궁금합니다.

자폐질환은 증상의 범위가 넓기도 하고 원인이 되는 인자들도 매우 다양한 것으로 밝혀지고 있습니다. 본 연구팀은 VRK3 유전자 발현 감소로 나타나는 마우스의 행동 양상과 분자생물학적, 전기생리학적 특징들을 확인하였지만, 자폐 질환의 진단과 치료를 위해서는 다양한 신경과학적 배경에 기반한 원인인자 발굴이 필요합니다. 그래서 신규표적 분자 발굴과 아울러 신호전달 경로를 규명하여 타겟을 설정한 다음 치료방법을 개발하는 다각적인 접근이 필요하다고 봅니다.

Q. 평소 연구주제에 대한 선택과 아이디어를 어떻게 얻으시는지?

본 연구실은 오랜 기간 VRK라는 단백질에 집중해서 연구를 해왔습니다. 그 중에서도 VRK3는 자폐질환 관련 임상 데이터베이스인 DECIPHER에서 자폐 환자와의 관련성을 보고하였고, UCSC Genome Bioinformatics에서는 VRK3 유전자의 haploinsufficiency 예측률이 아주 높았습니다. 그래서 VRK3 유전자 결손 마우스를 대상으로 분석한 결과, 자폐증과의 관계에 대해 실마리를 얻을 수 있었습니다.

Q. 과학자로서 연구 활동 중 아쉬운 점이나 우리의 연구 환경 개선에 관한 의견이 있으시다면?

기초연구에 대한 지원 확대가 필요하고, 단기간의 성과보다 장기적 관점에서 연구 과제의 평가가 이루어져야 합니다. 심도 있는 연구를 위해서는 많은 시간이 소요됩니다. 연구 후에 논문으로 결실을 맺기까지에도 논문심사 과정과 아울러 보완 실험 등으로 오랜 기간이 필요합니다. 따라서 연구 내용을 감안하여 연구자를 믿고 인내하며 지원하는 것이 필요하다고 봅니다.

Q. 같은 분야를 연구하려는 학생/후학들에게 도움이 되는 말씀을 부탁드립니다.

연구에 임할 때 꾸준한 노력이 이루어지도록 자기관리를 해야 된다고 봅니다. 단 한 번의 실험으로 멋진 결과를 기대할 수 없습니다. 끊임없는 시행착오를 겪어야 하고, 실험 실패로 인한 좌절에서 빨리 털고 일어서는 법을 배워야 합니다. 요즈음은 논문 발표를 위해 요구되는 실험 범위가 넓고 다양하여 긴 시간이 필요합니다. 따라서 인내하면서 논문 발표로 인한 기쁨을 기대하는 가운데 꿋꿋이 연구를 수행해 나가는 뚝심이 꼭 필요합니다. 그리고 자신이 연구하는 부분에 대해서는 자신이 가장 깊이 알고 있음을 확신하고 수행하는 연구주제에 대해 자부심을 가지며 흥미를 잃지 않도록 하는 것이 기본인 것 같습니다.

Q. 그 외 추가하고 싶은 말씀 또는 바람이 있다면?

요즈음은 저널의 impact factor에 너무 무게를 두는 경향이 있습니다. 저널도 상업화 되어 impact factor를 기반으로 홍보하고 있습니다. 따라서 impact factor의 숫자에 너무 매몰되다 보면 과학의 발전이 왜곡될 우려가 있다고 봅니다. 자신이 연구하는 부분에서 새로운 사실을 발견하고 이를 다양한 방법으로 증명하여 정확한 데이터를 바탕으로 튼실한 논리의 논문을 발표하는 자체가 중요한 것 같습니다. 그래서 이를 바탕으로 자신의 연구가 더욱 심화되고, 다른 연구자들에게도 새로운 insight를 줄 수 있다면 훌륭한 업적으로 인정받을 수 있는 풍토로 발전되면 좋겠습니다.

< 2017 국내 바이오 연구성과 Top 5's는 다카라코리아바이오메디칼㈜의 후원으로 진행되었습니다. >

관련 사이트 : 2017 국내 바이오 성과ㆍ뉴스 Top 5's, 한빛사 등록 논문