뇌기능 이상으로 초래되는 대표적 질환인 뇌전증(간질)은 지능 발달의 장애로 학습과 일상생활의 어려움을 겪는 지적장애와 의식 소실, 발작 등이 동반되는데, 이병에 대한 발병에 관련된 다수의 유전자 변이가 보고 되고 있지만, 아직 구체적으로 뇌기능 이상으로 이어지는 기전이 규명된 경우는 많지 않았다.

최근 국내 연구진들은 지적장애와 뇌전증을 유발하는 것으로 알려진 CYFIP2 유전자의 뇌기능을 마우스 모델을 활용한 공동 연구를 통해 규체적으로 규명해내 국제 저명 학술지 <신경학연보(Annals of Neurology, IF=9.037)> 6월 20일자 온라인판에 ‘CYFIP2 유전자 결손이 리튬 반응성 전전두엽 기능 장애를 유도(원제: Haploinsufficiency of Cyfip2 Causes Lithium-Responsive Prefrontal Dysfunction)’ 이름으로 게재했다.

고려대학교 의과대학 뇌신경과학교실 한기훈 교수, 서울대학교 치의학대학원 최세영 교수, 한국뇌연구원 이계주 연구그룹장은 마우스 모델을 활용한 공동연구를 통해 지적장애와 뇌전증을 유발하는 것으로 알려진 CYFIP2 유전자의 뇌기능을 구체적으로 규명해냈다.

연구팀은 환자 유전체 분석에서 CYFIP2 유전자의 변이가 지적장애 및 뇌전증과 반복적으로 연관된다는 해외 연구사례에 주목해 CYFIP2의 발현이 감소된 마우스 모델을 제작하고 기억, 의사결정, 공감능력, 감정조절 등과 관련있는 뇌 내측전두엽피질 영역에서 나타나는 변화를 분석했다.

그 결과, 다양한 신경세포 중 제5층(Layer 5) 신경세포에서 선택적으로 변화가 있음을 발견했고, CYFIP2의 발현이 감소된 마우스의 제5층 신경세포는 정상 마우스의 신경세포에 비해 시냅스의 크기가 커져 있었으며, 신경세포의 흥분성이 과도하게 증가돼 있는 것을 발견했다.

신경세포의 흥분성 증가는 뇌전증의 주된 원인 중 하나로 지목되고 있는데, CYFIP2의 발현이 감소된 마우스는 뇌전증 증상을 유발하는 약물에 훨씬 민감하게 반응하는 것으로 나타난 것이다.

또한 리튬 약물이 양극성장애(조울증) 및 X염색체에 존재하는 유전자 이상으로 생기는 지적장애 질환인 취약X증후군(Fragile X syndrome) 등의 뇌질환 증상을 개선에 주목,  CYFIP2의 발현이 감소된 마우스에서도 리튬의 효과 분석에서는 내측전두엽피질 제5층 신경세포에서 과도하게 증가되었던 흥분성뿐만 아니라, 뇌전증 유발 약물에 대한 민감성과 행동학적 이상 등이 모두 정상 수준으로 회복됨을 발견해 냈다.

이번 연구 결과를 토대로, CYFIP2 유전자의 뇌기능을 구체적으로 규명함과 동시에, CYFIP2 유전자 변이에 의해 초래되는 지적장애 및 뇌전증 증상의 치료법 개발에도 활용될 수 있을 것으로 예상하고 있다.