발달장애 및 다운 증후군 연구
뇌 발달 장애 질환 군에는 다운증후군, 자폐증, 뇌성마비, 정신지체, 학습장애 등이 속하며, 공통적으로 뇌 발달의 이상으로 정신 활동 및 운동 능력에 심각한 증상을 보이는 질환 군을 총칭한다. 이런 장애들은 다양한 염색체 부위 이상으로 인한 질환 발생의 복잡성으로 인해 현재로서는 완전한 치료 개념보다는 물리 요법 등을 이용한 증상 완화 및 사회 적응 훈련만이 시행되고 있는 실정이다.
이중에 다운증후군은 신생아 출산 시 염색체 이상으로 인하여 발생하는 대표적인 염색체 이상 질환으로 인종에 관계없이 600명 내지 800명에 1명 꼴로 발생하고, 국내에는 1000명당 1명 꼴로 출생하는 것으로 알려졌다. 현재 미국에는 약 35만 명, 국내에는 약 4만 명 이상의 환자 수를 추정하며, 다운증후군의 염색체 이상을 갖는 태아 중에 약 25% 정도만이 출생하는 것으로 알려졌고, 향후 10년간 다운증후군의 환자 수는 현재의 2배 이상 증가될 것으로 추산하고 잇다. 이런 다운 증후군 환자의 특징은 21번 염색체 중의 22번 band가 정상의 경우 2개인데 비해 다운 증후군환자에서는 3개가 존재하는 삼색 체에 의해 발병하게 된다.
다운증후군 환자의 병리적 특성은 먼저 특이한 외형을 들 수 있으며, 그 밖에 40% 이상에서 선천적인 심장병 발생, 면역체계 이상으로 인한 백혈병의 확률이 일반인에 비해 10~20배 가량 높고, 40대 이상의 환자들은 치매의 한 형태인 알츠하이머 병으로 잘 전환되는 특징이 있고, 모든 환자들에서 지능 저하가 나타난다.
21번째 염색체 중에서 부분적으로 삼색 체가 되는 다운증후군 환자들의 증상을 관찰해 본 결과 발병에 중요한 부위가 존재하며 이 부위를 Down Syndrome Critical Region (DSCR) 이라고 명명하였다. 이런 부류의 환자들은 21번 염색체가 독립적인 3쌍 형태가 아니라 염색체 중 아주 작은 지역만이 부분적으로 3쌍을 이루는 비 분리형 전위 형태를 보이나 그들의 표현형은 21번 염색체의 모든 부분이 3쌍을 이루는 환자의 표현형과 아주 유사하다. 이 부위는 21번 염색체의 q band-21.3과 22.2 사이에 해당하며 다운 증후군의 특징적인 얼굴 기형, 백혈병, 알츠하이머 병, 정신 지체 등을 포함하는 다운증후군 증상에 밀접하게 관련되어 있음이 알려졌다. 이 부위에는 현재까지 약 20여종의 유전자가 존재하는데 이들 중 일부 유전자는 기능이 조금 밝혀졌으나 대부분 유전자에 의한 암호화 단백의 생리적 기능 등에 대해선 전혀 알려져 있지 않고 있는 실정이다.
이 부위에 위치하는 다운증후군 유발 유전자들은 DYRK1A, DSCR1, DSCR2, TPRD, CBR3, KIAA, SIM2, HCS, TTC3, DSCR3, ERG 등이 있으며 본 연구실에서는 이들을 타깃으로 신경계 특히 신경 발생 과정에서의 기능 연구를 통해 단백의 역할, 활성 제어 모드, 돌연변이에 의한 신경계 독성 효과, 퇴행성 뇌 질환 발병과의 병리 연관성 등의 연구를 수행하고 있다.