성염색체 열성 저신장 ‘골이형성증’ 원인 유전자 세계 첫 규명

 한국·이탈리아·인도 환자 가족 분석해 원인유전자 ‘BGN’ 규명

골이형성증 중에서도 특이하게 남자에게만 증상이 나타나고 성염색체 열성으로 유전되는 ‘척추골단골간단이형성증(X-linked recessive spondyloepimetaphyseal dysplasia, XLR-SEMD)’의 원인 유전자인 ‘BGN’이 국내 연구진에 의해 처음 규명됐다.

삼성서울병원 소아청소년과 진동규·조성윤 교수팀과 삼성유전체연구소 박웅양 교수·배준석 연구원팀, 우리아이들병원 영상의학과 김옥화 과장이 이탈리아·인도 연구진과 국제공동 연구를 통해 <BGN mutation in X-linked Spondyloepimetaphyseal Dysplasis: 성염색체 열성으로 유전되는 척추골단골간단이형성증의 원인유전자인 BGN 발견> 논문을 발표했다.

사진 왼쪽부터 삼성서울병원 소아청소년과 진동규, 조성윤 교수·삼성유전체연구소 박웅양 교수·우리아이들병원 김옥화 과장
사진 왼쪽부터 삼성서울병원 소아청소년과 진동규, 조성윤 교수·삼성유전체연구소 박웅양 교수·우리아이들병원 김옥화 과장

골이형성증은 선천적 유전자 변이로, 뼈와 연골의 성장에 장애를 초래하는 유전 질환이다. 초기에는 또래보다 몸집이 작아 성장평가를 받기 위해 내원해 상담을 받는다.

하지만 각 질환의 빈도가 낮아 골이형성증 환자를 많이 진료해보지 않은 의료진이라면 일반적인 성장장애와 골이형성증을 구분하기가 쉽지 않다.

현재까지 골이형성증을 일으키는 원인유전자로 300여 가지가 밝혀졌으나 아직 밝혀지지 않은 원인 유전자도 상당수 있을 것으로 추정된다.

원인유전자를 밝히는 것은 질환의 기전을 알아내고 궁극적으로는 질환으로 고생하는 환자들을 위한 치료법 개발로 이어지는데 필요한 과정이다.

또한, 원인 유전자의 돌연변이 특성에 따라 질환의 예후도 어느 정도 예측할 수 있다.

연구팀은 한국, 이탈리아, 인도라는 다른 인종 집단에서 공통으로 심한 저신장증과 특이한 영상의학적 소견을 보이지만, 기존에 알려진 유전자에 변이를 보이지 않는 새로운 질환을 찾아냈다.

최신 분자유전학적 기술(엑솜 시퀀싱: exome sequencing 단백질의 직접적인 설계도가 되는 exome만 선택해서 염기서열을 분석)을 통해, 그 원인 유전자로 ‘BGN 유전자’를 밝혀냈다.

단백 구조 연구와 환자 세포를 이용한 기능 연구를 통해 질환과 원인 유전자의 관계를 체계적으로 규명했다.

BGN 유전자는 biglycan이라는 단백을 부호화하는데, 이 단백은 골아세포의 분화를 중재하는 역할을 하고, 뼈의 형성과 키 성장에 키 역할을 한다.

논문에 따르면 한국 환자 가계를 통해 남자에게만 골이형성증이 나타나는 성염색체 열성으로 유전되는 ‘척추골단골간단이형성증’을 진단했다.

과거 문헌을 통해 1994년도에 같은 유전형식과 비슷한 증상을 보이는 이탈리아 대가족에서 논문이 보고된 것을 발견, 이어서 인도 환자도 찾게 되어 국제 공동 연구를 수행하게 됐다.

특히 조성윤 교수는 이탈리아를 직접 방문해 20년 전에 보고된 여섯 세대에 걸쳐 유전된 이탈리아 가계 환자들과 가족들을 직접 만나 본 연구의 의의를 설명하고 환자들과 가족들의 협조를 얻어 연구를 진행할 수 있었다.

연구팀에 따르면 세 인종에서 나타난 골이형성증 환자는 출생 시에는 별다른 증상이 없으나 12~24개월에 몸통과 사지길이의 불균형과 성장 속도 지연이 나타났다. 팔다리가 짧고 다리가 굽고 걸음걸이가 뒤뚱거리며 자라는 동안 내내 저신장증을 보이다가 최종 성인 남자 키가 120~140cm 정도로 심한 저신장을 보였다.

그러나 골격계 이외에는 다른 이상이 거의 없어 성인이 되어 직업을 가질 수 있었고 운동 능력도 뒤처지지 않았으며 지능은 정상이었다.

이 논문은 유전학 분야에서 높은 인지도로 손꼽히는 미국 유전학 학회지 <American Journal of Human Genetics> 최근호에 게재됐다.