자궁에서의 과도한 뇌 성장은 자폐증 중증도와 관련이 있습니다.

자폐 아동 중 일부는 발달 지연, 사회성 문제, 심지어 언어 장애와 같은 심각한 어려움을 평생 겪습니다. 반면, 시간이 지남에 따라 증상이 완화되는 아동도 있습니다.

이러한 결과의 차이는 오랫동안 과학자들을 혼란스럽게 해왔지만, 캘리포니아 대학교 샌디에이고 연구진이 학회지 <분자 자폐증(Molecular Autism) >에 발표한 새로운 연구를 통해 이 문제에 대한 해답이 제시되었습니다. 연구 결과 중 하나는 이 두 가지 자폐증 아형의 생물학적 기전이 자궁에서 발달한다는 것입니다.

연구진은 특발성 자폐증(단일 유전자 원인이 밝혀지지 않은)을 앓고 있는 1세에서 4세 사이의 유아 10명의 혈액에서 채취한 줄기세포를 사용하여 태아 대뇌피질 모델인 뇌피질 오가노이드(BCO)를 제작했습니다. 또한, 신경전형적인 유아 6명에게서도 BCO를 제작했습니다.

대뇌피질(회색질이라고도 함)은 뇌의 바깥 표면을 덮고 있습니다. 수백억 개의 신경 세포를 포함하고 있으며 의식, 사고, 추론, 학습, 기억, 감정, 감각 기능 등 중요한 기능을 담당합니다.

연구진은 자폐 아동의 BCO가 신경전형적 대조군보다 약 40% 정도 유의미하게 크다는 사실을 발견했습니다. 이는 2021년과 2022년에 각각 진행된 두 차례의 연구를 통해 확인되었습니다. 각 연구마다 각 환자로부터 수백 개의 오가노이드를 제작했습니다.

연구진은 또한 자폐증 유아에서 BCO의 비정상적인 성장이 장애 발현과 상관관계가 있음을 발견했습니다. 유아의 BCO 크기가 클수록 나중에 사회성 및 언어적 증상이 더 심해지고, MRI에서 뇌 구조가 더 커졌습니다. 비정상적으로 큰 BCO를 가진 유아는 신경전형적인 또래에 비해 사회성, 언어 및 감각 영역의 뇌 용적이 정상보다 더 컸습니다.

샌포드 줄기세포 연구소(SSCI) 소장인 앨리슨 뮤트레이 박사는 "뇌는 크다고 해서 항상 좋은 것은 아닙니다."라고 말했습니다. "심각한 자폐증 아동의 뇌 오가노이드는 세포가 더 많고, 때로는 뉴런도 더 많다는 것을 발견했는데, 이것이 항상 좋은 것은 아닙니다."

또한, 자폐증을 가진 모든 아동의 BCO는 심각도에 관계없이 신경전형 아동보다 약 3배 빠르게 성장했습니다. 가장 크고 지속적인 자폐증을 가진 일부 뇌 오가노이드는 뉴런 생성이 가속화된 것으로 나타났습니다. 아동의 자폐증이 심할수록 BCO는 더 빨리 성장했으며, 때로는 과도한 수의 뉴런이 발달하기도 했습니다.

의대 신경과 교수이자 무트리와 공동으로 연구를 진행한 에릭 쿠르셰네는 이 연구를 "독특하다"고 평했다. 그는 자폐 아동의 지능, 증상 심각도, MRI 결과 등 자폐 스펙트럼 장애(BCO) 관련 데이터를 해당 BCO 또는 유사한 줄기세포 모델과 매칭하는 것은 매우 효과적이라고 강조했다. 하지만 놀랍게도 이 연구 이전에는 이러한 연구가 진행된 적이 없었다.

"자폐증의 핵심 증상은 사회정서적 문제와 의사소통 문제입니다."라고 UC 샌디에이고 자폐증 우수센터 공동 소장이기도 한 쿠르셰인은 말했습니다. "우리는 이러한 문제들의 근본적인 신경생물학적 원인과 언제 발병하는지 이해해야 합니다. 우리는 이 구체적이고 중요한 문제를 다루는 자폐증 줄기세포 연구를 최초로 개발했습니다."