선천적으로 뼈와 연골에 이상이 생겨 저신장과 골격계 이상이 나타나는 질환인 '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.

성균관대 의대 삼성서울병원 소아청소년과 진동규·조성윤 교수팀과 삼성유전체연구소 박웅양 교수· 배준석 연구원팀, 우리아이들병원 영상의학과 김옥화 과장<사진 좌로부터>이 이탈리아, 인도 연구진과 국제공동 연구를 통해 논문을, 유전학 분야에서 높은 인지도로 손꼽히는 미국 유전학 학회지 ‘American Journal of Human Genetics’ 최근호에 게재했다.

골이형성증은 선천적 유전자 변이로, 뼈와 연골의 성장에 장애를 초래하는 유전질환이다. 초기에는 또래에 비해 몸집이 작아 성장평가를 받기 위해 병원에 내원해 상담을 받지만 각 질환의 빈도가 낮아 골이형성증 환자를 많이 경험해보지 않은 의료진이라면 일반적인 성장장애와 골이형성증을 구분하는 것이 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 반드시 필요한 과정이다. 또한 원인 유전자의 돌연변이 특성에 따라 질환의 예후도 어느 정도 예측 할 수 있다.

연구팀은 한국, 이탈리아, 인도라는 다른 인종 집단에서 공통으로 심한 저신장증과 특이한 영상의학적 소견을 보이지만, 기존에 알려진 유전자에 변이를 보이지 않는 새로운 질환을 찾아냈으며, 최신 분자유전학적 기술(엑솜 시퀀싱 : exome sequencing 단백질의 직접적인 설계도가 되는 exome만 선택해서 염기서열을 분석)을 통해, 그 원인 유전자로 ‘BGN 유전자’를 밝혔을 뿐만 아니라, 단백 구조 연구와 환자 세포를 이용한 기능 연구를 통해 질환과 원인 유전자의 관계를 체계적으로 규명하였다고 밝혔다.

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

논문에 따르면 한국환자 가계를 통해 남자에게만 골이형성증이 나타나는 성염색체 열성으로 유전되는 ‘척추골단골간단이형성증’을 진단하게 되었고, 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 방문하여 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 12~24개월 사이에 몸통과 사지길이의 불균형과 성장속도 지연이 나타났으며, 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 뒤쳐지지 않았으며 지능은 정상이었다.

조성윤 교수는 “그 동안 질환의 희귀성으로 진단의 어려움이 있었던 골이형성증에 대해 좀더 많은 관심이 필요하고, 결국은 이러한 질환으로 고통 받는 환자들에게 실질적인 도움을 줄 수 있는 치료법을 개발하려면 우선 임상소견 및 영상의학적 진단으로 골이형성증을 찾아내고, 분자유전학적 검사를 통해 정확한 원인유전자와 질환의 기전부터 밝히는 것이 중요하다.”며 “이 연구는 공저자에 포함된 여러 나라의 연구진과 함께한 국제공동연구라는 점이 중요하고, 진동규 교수를 필두로 한국연구진의 집념과 의지를 국제적으로도 알릴 수 있는 계기가 되었다며 무엇보다 질환으로 고통 받아온 환자들과 가족들이 이 연구를 위해 적극적으로 협조해준데 깊은 감사를 드린다”고 소감을 전했다.