과학기술정보통신부는 기초과학연구원(IBS) 시냅스 뇌질환 연구단 김은준 단장과 한국과학기술정보연구원(KISTI) 디지털바이오컴퓨팅연구단 공동연구팀이 원인 유전자만 1,200개가 넘는 것으로 알려진 자폐 스펙트럼 장애(ASD) 위험 유전자 돌연변이를 가진 세계 최대 규모의 생쥐 모델을 분석해, 서로 다른 유전자 변이가 두 가지 상반된 전사체 상태(분자 상태)로 수렴한다는 사실을 최초 규명했다고 밝혔다. 연구진은 시냅스 기능, 유전자 발현 조절, 세포 내 신호 전달 등 서로 다른 생물학적 기능에 관여하는 자폐 위험 유전자 17종을 선정해 각 유전자에 돌연변이가 있는 생쥐 모델을 구축하고, 총 1,008개의 뇌 전전두엽 RNA 시퀀싱 데이터를 분석했다.
그 결과, 원인 유전자는 달라도 뇌의 유전자 발현 패턴은 두 가지 유형으로 나뉘었다. 하나는 시냅스 유전자 발현이 감소하고 유전자 조절 및 RNA 가공 유전자 발현이 증가하는 ‘그룹1’, 다른 하나는 반대 방향의 변화를 보이는 ‘그룹2’였다.
이 분자 지도는 약물 반응에서도 차이를 보였는데, 그룹1은 항우울제 ‘플루옥세틴’과 기분안정제 ‘리튬’ 투여 후 여러 유전자의 분자적 이상이 일관되게 정상 방향으로 회복된 반면, 그룹2는 유전자마다 반응이 달라 일정한 회복 양상이 나타나지 않았다.
연구진은 약 100만 개 세포핵 단일핵 RNA 시퀀싱과 추가 생쥐 모델, 실제 자폐 환자 뇌 데이터를 통해 이 패턴이 특정 유전자나 모델에 국한되지 않고 보편적으로 나타난다는 점을 확인했다. 다만 인간과 마우스의 분자 패턴이 완전히 일치하지는 않아, 이번 결과를 환자 분류법의 완성으로 보기보다는 향후 기전 기반의 전임상 연구와 맞춤형 치료 전략 탐색의 출발점으로 활용할 계획이다.
이번 연구는 과기정통부의 IBS 기초과학연구단 지원 사업과 KISTI의 ‘국가 바이오 데이터스테이션(K-BDS)’ 컴퓨팅 자원을 활용해 수행됐으며, 2026년 9월 18일 오전 3시(한국시간) 세계적 학술지 『사이언스(Science)』에 게재됐다.
