유전자 발현으로 뇌전증별 전임상 모델 가려냈다

연세대 의대 김상우 의생명시스템정보학교실 교수와 김원주 신경과학교실 교수 연구팀이 전사체 비교를 통해 환자의 뇌전증 유형을 가장 충실하게 반영하는 동물모델을 찾아냈다. 사람과 동물의 유전자 발현 정보를 대규모로 대조해 모델의 적합성을 객관적으로 평가하고, 서로 다른 모델이 각기 다른 형태의 뇌전증을 대표한다는 점을 분자 수준에서 처음 확인했다.

연구팀은 인간 뇌 조직 694개와 마우스·흰쥐 모델의 뇌 조직 362개를 통합 분석했다. 종과 뇌전증 유도 방법, 유도 약물 투여 경로, 병변의 편측성, 나이, 질환 단계 등 6개 항목으로 모델을 분류하는 ‘시아랩(SIALAP)’ 체계도 구축했다. 전사체는 세포에서 발현되는 유전자 전체의 집합으로, 질환 특성을 분자 단위에서 살피는 데 쓰인다.

분석 결과, 기억을 담당하는 해마에 뇌전증 유도 물질인 카이네이트를 주입한 마우스는 해마 신경세포가 손상된 해마경화증 동반 난치성 뇌전증을 가장 가깝게 재현했다. 반면 해마에 전기 자극을 반복해 뇌전증을 일으킨 흰쥐는 해마경화증이 없는 환자의 상태를 가장 잘 반영했다. 약물로 발작이 조절되지 않는 난치성 뇌전증의 신약 전임상 연구에서 모델 선택이 연구자의 경험에 의존해 온 한계를 보완할 근거가 마련됐다.

이번 연구에는 연세대 의대의 융합형 의사과학자 양성사업에 참여한 김준호 임상강사와 이상보 연구원이 함께했다. 이 사업은 임상 수련을 마친 의사가 의과학 연구에 진입하도록 지원하며, 두 연구자는 신약 개발을 비롯한 연구를 수행하고 있다. 연구진은 시아랩 체계가 뇌전증 전임상 연구의 정확도를 높이고 다른 난치성 질환의 동물모델을 검증하는 데도 활용될 수 있을 것으로 봤다. 연구 결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 최근호에 실렸다.