DGIST, MDGA2 원리 밝혀 뇌 흥분 조절 '브레이크'고장 나면 중증 뇌전증,

DGIST(총장 이건우) 뇌과학과 시냅스 다양성 및 특이성 조절 연구단(센터장 고재원 교수)이 영유아기에 발생하는 희귀 난치성 뇌질환인 발달성·뇌전증성 뇌병증(DEE)의 새로운 원인 유전자 'MDGA2(MAM Domain Containing Glycosylphosphatidylinositol Anchor 2)'를 세계 최초로 밝혀냈다. 이번 연구는 발달성·뇌전증성 뇌병증의 원인을 이해하고, 조기 진단과 새로운 치료법 개발 가능성을 제시한 성과다.

발달성·뇌전증성 뇌병증은 유전적 결함 등으로 인해 뇌 발달 과정에서 문제가 발생해, 어린 나이에 시작되는 조절되지 않는 발작과 심각한 발달 지연을 동반하는 치명적인 뇌질환이다. 지금까지 여러 원인 유전자가 알려졌지만, 여전히 많은 환자들이 정확한 원인을 찾지 못한 채 치료와 유전 상담에 어려움을 겪고 있다.

연구단은 국제 공동연구팀과 협력해 중동과 동남아시아 출신 6개 가계, 환자 8명의 유전자를 분석한 결과, MDGA2 유전자의 '기능 상실 돌연변이(Loss-of-function variant)'가 이 질환의 원인임을 확인했다. 환자들은 공통적으로 심각한 발달 지연, 조기 발병 난치성 발작, 진행성 뇌 위축을 보였으며, 일부는 영유아기에 사망할 만큼 질환의 경과가 매우 심각했다.

MDGA2 단백질은 뇌에서 흥분성 시냅스의 과도한 형성을 막는 '브레이크' 역할을 한다. 그러나 유전자에 이상이 생기면 이 브레이크가 사라져 뇌 신경세포가 지나치게 흥분하고 신경회로의 균형이 무너진다. 이로 인해 환자들에게서 나타나는 심각한 발작과 신경발달 문제가 발생하게 된다. 이는 마치 자동차의 브레이크가 고장 나 폭주하는 것과 같은 원리이다.

이번 연구는 발달성 뇌전증 뇌병증의 유전적 원인을 확장했을 뿐 아니라, 질병이 발생하는 구체적인 원리를 밝혀냈다는 점에서 의미가 크다. 특히 MDGA2 기능을 조절하거나 뇌의 과도한 흥분 신호를 줄이는 새로운 치료 전략 가능성을 제시했으며, 실제로 일부 환자에서는 탄수화물을 제한하고 지방 위주로 섭취하는 '케톤 생성 식이요법'을 통해 발작이 부분적으로 조절되는 효과가 관찰됐다.

고재원 교수는 “이번 연구는 원인을 알 수 없어 고통받던 환자와 가족들에게 정확한 진단의 길을 열었다"”며, “앞으로 MDGA2를 표적으로 한 근본적인 치료법 개발을 목표로 후속 연구를 이어갈 것”이라고 말했다.

이번 연구성과는 DGIST 뇌과학과 시냅스 다양성 및 특이성 조절 연구단(센터장: 고재원) 소속 김현호 박사후연수연구원 및 장규빈 전 연구원이 공동 제1저자로 참여했다. 또한, 영국 University College London의 Reza Maarofian 박사 연구팀을 포함해 이집트, 사우디아라비아, 쿠웨이트, 파키스탄, 독일, 미국 공동연구진 등이 다수 참여했다. 해당 연구결과는 유전학 분야 최상위권 국제전문학술지 'American Journal of Human Genetics'에 1월21일자 온라인 게재됐다. 본 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 글로벌리더연구사업, 중견연구자지원사업 및 세종과학펠로우십의 지원으로 수행됐다.