Identifying and Characterising Common Genetic Differences in Schizophrenia and Bipolar Disorder

당신의 뇌가 거대하고 북적이는 도시라고 상상해 보세요. 수십 년 동안 과학자들은 왜 어떤 사람들은 '조현병'이라는 이름의 교통 체증에 갇히고, 다른 이들은 '양극성 장애'라는 다른 종류의 교통 체증에 갇히게 되는지를 지도화하기 위해 노력해 왔습니다. 이 두 질환은 멀리서 보면 매우 유사해 보이는 이웃 도시와 같습니다. 같은 스카이라인, 같은 날씨 패턴, 그리고 많은 동일한 건물들을 공유하고 있죠. 사실, 이들은 유전적 '부동산'을 너무 많이 공유하고 있어서, 오랫동안 연구자들은 이들이 그저 동일한 문제의 다른 버전일 뿐이라고 생각하기도 했습니다.

하지만 반전이 있습니다. 이 도시들은 많은 DNA를 공유함에도 불구하고, 그들을 독특하게 만드는 별도의 동네들을 가지고 있습니다. 이러한 차이점을 찾기 위해 과학자들은 전전장 유전체 연관 분석(GWAS)이라는 도구를 사용합니다. 이것을 당신의 DNA 속에 있는 수백만 개의 작은 스위치(유전자)를 스캔하여, 건강한 사람에 비해 환자들에게서 어떤 스위치가 '켜져' 있는지 살펴보는 거대한 스포트라이트라고 생각하면 됩니다. 보통은 아픈 사람과 건강한 사람을 비교합니다. 하지만 조현병과 양극성 장애를 구별하는 차이점을 찾으려면 특별한 기술이 필요합니다. 바로 도시 A의 환자를 도시 B의 환자와 직접 비교해야 한다는 것입니다. 이것은 마치 "만약 당신이 조현병이라는 교통 체증 속에 살고 있다면, 양극성 장애의 교통 체증에서는 보이지 않지만 조현병에서만 보이는 특정한 도로 표지판은 무엇인가?"라고 묻는 것과 같습니다. 이 연구는 바로 이 작업을 수행하며, 한 도시에는 존재하지만 다른 도시에는 존재하지 않는 유전적 '도로 표지판'을 찾습니다.

거대한 탐색: 유전적 차이 찾기

이 연구에서 연구진은 유전적 탐정 역할을 수행했습니다. 그들은 조현병 환자 67,390명과 양극성 장애 환자 41,917명의 거대한 집단을 모았습니다. 그들은 이들을 건강한 사람과 비교하는 대신, 두 그룹을 서로 직접 비교했습니다. 그들은 이 두 질환을 구분 짓는 유전적 '지문'을 찾고 있었습니다.

그들이 발견한 것은 인간 게놈에서 차별화 요소로 작용하는 19개의 특정 위치였습니다. 이 19개의 지점을 고유한 길모퉁이라고 상상해 보세요. 이 중 16개 지점(84%)에서 유전적 신호는 완전히 반대로 나타났습니다. 마치 특정 유전적 스위치가 조현병에는 '가시오(Go)' 표지판으로 작동하지만, 양극성 장애에는 '멈추시오(Stop)' 표지판으로 작동하는 것과 같습니다. 이것은 매우 중요한데, 왜냐하면 이 두 질환이 단순히 동일한 문제의 정도 차이가 아니라, 진정으로 대립하는 유전적 힘이 작용하고 있음을 증명하기 때문입니다.

또한 연구진은 조현병이나 양극성 장애를 단독으로 관찰했을 때는 보이지 않을 정도로 미묘했던 4개의 특별한 모퉁이를 발견했습니다. 이들은 두 질환을 나란히 놓고 비교해야만 차이를 볼 수 있었습니다. 이는 '환자 간 비교' 방식이 다른 방식들이 놓칠 수 있는 단서를 포착할 수 있는 매우 강력한 돋보기임을 보여줍니다.

이 유전자들은 무엇을 하는가?

이 19개의 지점을 찾은 후, 팀은 "이곳에는 어떤 생물학적 기계들이 살고 있는가?"라고 물었습니다. 그들은 이 위치들을 102개의 유전자에 매핑했습니다. 결과는 매우 명확했습니다. 이 유전자들은 거의 예외 없이 뇌에서만 활성화되었습니다. 간, 심장, 또는 피부에서는 나타나지 않았습니다. 이는 마치 도서관에서만 모이고 체육관에서는 절대 모이지 않는 비밀 클럽을 찾아낸 것과 같습니다.

이 유전자들이 실제로 무엇을 하는지 더 자세히 조사했을 때, 그들은 강력한 테마를 발견했습니다: 바로 뉴런과 시냅스입니다. 뉴런을 당신의 뇌 속에 있는 전선이라고 생각하고, 시냅스를 그 전선들이 서로 대화하는 연결 지점이라고 생각하세요. 이 연구는 조현병을 독특하게 만드는 유전자들이 뉴런이 어떻게 구축되는지, 그리고 어떻게 연결되는지와 깊이 관련되어 있음을 시사합니다. 이는 마치 조현병의 설계도에는 기초를 다지고 배선을 까는 법에 대한 추가적인 메모가 아주 많이 적혀 있는 반면, 양극성 장애의 설계도는 내부 가구에 더 집중되어 있는 것과 같습니다. 이는 조현병이 생애 초기 뇌 발달에 더 깊게 뿌리를 두고 있다는 아이디어를 뒷받침합니다.

실제 생활에서의 "지문"

이러한 유전적 차이가 실제 세상에서 정말 의미가 있는지 확인하기 위해, 연구진은 조현병 환자 817명을 대상으로 테스트를 진행했습니다. 그들은 저 19개의 특별한 지점을 바탕으로 '유전적 점수'를 구축했습니다.

이 점수는 명확한 이야기를 들려주었습니다:

• 시기: 이 특정 조현병 유전자에 대한 점수가 높은 사람들은 생애 초기에 병을 앓는 경향이 있었습니다. 이는 마치 질병에 대한 유전적 선행 출발선을 가진 것과 같습니다.
• 증상: 이 점수는 더 심각한 '음성 증상'(감정이 무뎌지거나, 에너지가 줄어들거나, 감정을 잘 드러내지 않는 것 등) 및 '와해 증상'(혼란스러운 사고 등)과 연관이 있었습니다. 흥로도, 양극성 장애의 유전적 점수는 이러한 특정 문제들을 예측하지 못했습니다. 이는 조현병만의 고유한 유전적 부분이 이러한 특정하고 치료하기 까다로운 증상들을 유발한다는 것을 시사합니다.

그들이 제외한 것들

연구진은 자신들이 단순히 두 질환이 공유하는 것을 찾고 있는 것이 아님을 확실히 하기 위해 주의를 기울였습니다. 그들은 두 질환 모두에 위험을 초래하는 것처럼 보이는 유전적 지점들을 제거하기 위해 특별한 필터를 사용했습니다. 그들은 두 질환이 많은 유전적 토대를 공유하고 있지만(위험의 약 68%를 공유), 그들을 다르게 만드는 것은 단순히 신호가 더 강하거나 약한 버전이 아니라, 이러한 '반대되는' 신호들임을 발견했습니다.

또한 그들은 자신들의 연구 결과가 주로 조현병에 관한 것이라고 언급했습니다. 연구에 참여한 조현병 그룹이 더 크고 데이터가 더 많았기 때문에, 양극성 장애 쪽을 향하는 차이점보다 조현병을 향하는 차이점을 더 많이 발견했기 때문입니다. 그들은 만약 더 큰 규모의 양극성 장애 환자 집단이 있었다면, 더 많은 '양극성 장애 전용' 지점을 찾았을 수도 있다고 인정했습니다.

결론

이 연구는 조현병과 양극성 장애가 유전적 가족 관계에서 가까운 사촌이지만, 각기 다른 개성을 가지고 있음을 확인해 줍니다. 차이점은 단순히 위험이 "얼마나 많은가"의 문제가 아니라, 위험이 "어느 방향을 향하는가"의 문제입니다. 조현병의 고유한 유전적 요인들은 뇌의 배선이 어떻게 구축되고 어떻게 연결되는지에 깊이 연관되어 있으며, 이는 왜 이 질환이 더 일찍 시작되고 치료하기 어려운 특정 증상들을 포함하는지를 설명할 수 있는 잠재력을 가집니다. 이는 이 두 질환이 비록 때때로 같은 줄거리를 말하는 것처럼 보일지라도, 서로 다른 생물학적 이야기라는 점을 이해하는 데 있어 한 걸음 나아간 진전입니다.