애리조나 주립대학교 연구팀은 최근 자폐 스펙트럼 장애(ASD) 진단을 받을 가능성이 높은 어린이를 조기에 식별하여 후속 평가 및 지원 서비스를 위한 시간을 확보하는 데 도움이 될 것으로 예상되는 소변 기반 검사 도구를 개발했습니다.
2~11세 어린이 99명을 대상으로 한 한 연구에서 52명은 자폐증 진단을 받았으며 47명은 일반적으로 자폐증이 발달하고 있습니다. 연구진은 소변에서 장내 미생물에 의해 생산되는 17가지 유형의 대사산물(미생물 유래 대사산물, MDM)을 검출했고, 이들 작은 분자의 수준이 자폐증 아동에게서 대조군에 비해 최대 약 1,000배까지 크게 증가한다는 사실을 발견했습니다. 따라서 이들은 임상 시험을 위한 강력한 후보로 간주됩니다.
이러한 데이터를 바탕으로 팀은 이 연구 샘플에서 자폐증이 있는 어린이를 식별하는 데 민감도 90%, 특이도 100%를 갖는 "미생물 유래 대사체 시스템"(MDM 시스템)이라는 채점 도구를 구축했습니다. 연구 요약에서는 과거 다수의 연구에서 일부 자폐아의 소변 내 p-p-크레졸 황산염, 인돌 황산염과 같은 미생물 대사산물의 수치가 비정상적으로 높다는 사실이 확인됐다고 지적했습니다. 이를 토대로 연구팀은 이러한 유형의 MDM이 '장-뇌 축'을 통해 신경 발달에 영향을 미쳐 많은 자폐인이 장내 세균총의 불균형을 특징으로 하는 아형 표현형을 나타내게 할 가능성이 있다고 제안했습니다.
현재까지 40개 이상의 다른 연구에서 ASD와 관련된 미생물 대사산물의 증가가 보고되었으며, 이 새로운 연구는 관련 증거를 MDM 시스템에 추가로 통합합니다. 그러나 연구진은 이러한 결과가 장내 대사산물이 자폐증을 유발한다는 의미도 아니며, 이들 대사산물을 변화시켜 증상을 개선할 수 있다는 의미도 아니라고 강조했다. 현재 이 소변검사는 별도의 진단 도구가 아니며, 아직은 더 큰 규모의 검체를 대상으로 신뢰성과 적용 가능성을 검증해야 한다.
연구팀은 또한 자폐증, 보다 일반적으로 신경다양성(ND)은 "고정" 또는 "치료"가 필요한 문제가 아니라 내재된 신경발달상의 차이임을 상기시켰습니다. 과학계의 합의는 '행동 교정'에서 '생물학적 기초 이해'로 점차 옮겨가고 있습니다. 현재 연구의 목표는 개인차를 존중하면서 단일 행동 관찰보다는 생물학적 지표를 기반으로 더 많은 진단 및 선별 도구를 개발하는 것입니다.
기존 연구에서는 자폐증이나 주의력 결핍 과잉 행동 장애(ADHD)와 같은 신경 발달 질환이 주로 유전적 기반을 갖고 있다고 믿고 있습니다. 이들의 유전성은 약 90%까지 높을 수 있으며, 관련 특성은 "유전자에 기록"되어 있습니다. 올해 4월 '네이처(Nature)' 저널에 발표된 연구에서는 '신경발달에 차이가 있는지'라는 불확실성 속에서 장기간 생활하는 것이 개인의 삶의 질과 발달 궤적에 큰 영향을 미친다는 점을 지적하며 조기 진단의 중요성을 다시 한번 강조했다.
이 ASU 연구는 자폐증의 생물학적 차이에서 장내 미생물군의 잠재적인 역할에 대한 증거 축적을 더욱 심화시켰으며, 미래에는 개인별 지원 및 중재 프로그램에 적합할 수 있는 특정 하위 그룹을 식별하는 데 사용될 수 있음을 시사합니다. 중점을 둔 17가지 화합물 중에는 티로신, 트립토판, 페닐알라닌과 같은 다양한 아미노산 대사산물이 포함되어 있습니다. 이러한 아미노산은 신경전달물질 경로에서 중요한 역할을 합니다.
연구에 따르면 자폐증이 있는 어린이의 약 80~90%가 소변에서 하나 이상의 미생물 기원 대사산물의 수준이 "매우 높은" 것으로 나타났습니다. 이번 연구의 첫 번째 저자 중 한 명인 Christina Flynn은 방금 박사 학위를 받았습니다. ASU의 연구진은 이 테스트를 사용하면 고위험군에 속하는 어린 아이들을 선별할 수 있고, 이미 진단받은 아이들에게 추가 정보를 제공하여 그들이 더 나은 삶을 살 수 있도록 개별화된 지원을 안내할 수 있다고 말했습니다.
이 연구에서 자폐증이 있는 어린이는 평균 3가지 장내 대사산물의 수준이 상당히 높은 반면, 대조군의 어린이에서는 유사하게 유의미한 비정상적인 대사산물 패턴이 발견되지 않았습니다. 논문의 교신 저자이자 ASU 바이오디자인 연구소의 미생물군집을 통한 건강 센터의 연구원인 James Adams는 이러한 박테리아에 의해 생성된 대사 산물은 본질적으로 기분, 인지, 기억과 같은 기능을 조절하는 핵심 신경 전달 물질인 세로토닌과 도파민의 "수정된" 유사체라고 지적했습니다. 이를 통해 연구팀은 이 대사산물 프로필이 자폐아동의 사회적 의사소통 장애, 불안, 우울증, 주의력 문제 등의 일반적인 증상을 어느 정도 설명할 수 있다고 믿습니다.
이러한 MDM 수준을 조정하는 것이 자폐증 관련 증상에 영향을 미칠지는 확실하지 않습니다. 연구팀은 이 단계의 초점은 자폐증을 치료하거나 역전시키는 것이 아니라 기존 진단 도구를 개선하여 더 이상 행동 척도와 임상 관찰에만 의존하지 않도록 하는 것이라고 강조합니다. Adams는 이러한 대사물질의 수준을 줄일 수 있다면, 아동이 초기 단계에서 검사를 받고 조기 개입과 지원을 받을 수 있다면 관련 아동의 건강과 삶의 질을 향상시키는 데 도움이 될 수 있다고 말했습니다.
연구진은 사회적 관점에서도 행동주의적 관점에서 생물학적 진단적 관점으로 전환하면 부모의 부담과 낙인이 줄어들 것으로 기대한다고 강조했다. 플린은 일부 부모들이 평가에 대해 울타리를 치고 있다고 지적했는데, 그 이유 중 하나는 자신의 양육 능력에 의문이 생길 것을 두려워하고 생물학적 기반 상태를 밝힐 수 있는 소변 검사를 통해 부모가 덜 주저하고 더 빨리 도움을 구하려는 의지를 갖게 될 수 있기 때문입니다. 그녀 자신도 자폐아가 있는데 이를 특히 깊이 느낍니다.
진단 분류 측면에서 연구팀은 새로운 자폐증 하위 유형인 "미생물 유래 대사산물과 관련된 ASD(ASD-MDM)"를 추가할 것을 권장합니다. 처음에는 이 표현형이 약 90%의 사례에 존재할 수 있는 것으로 추정됩니다. 이번 연구에 참여한 로사 크라이말닉-브라운(Rosa Krajmalnik-Brown) 교수는 지난 15년 동안 장내 미생물과 인간 건강의 관계에 계속 관심을 가져왔고, 자폐 스펙트럼 장애는 언제나 자신의 연구의 핵심 중 하나였다고 말했다. 이 MDM 테스트는 장내 미생물이 자폐증에 미치는 영향을 평가하기 위한 간단하고 정량화 가능한 새로운 도구를 제공할 것으로 기대됩니다.
현재 이 소변 검사는 미국에서 출시되었으며 영국의 협력 연구소인 Analutos를 통해 해외 사용자에게 제공되어 어린이의 자폐증 위험 검사 및 관련 연구를 지원하고 있습니다. 많은 가족들에게는 오랜 기다림과 '답을 알 수 없는 괴로움'이 가장 어려운 부분인 경우가 많습니다. 연구자들은 이 검사가 의심부터 평가까지의 시간 간격을 조금이라도 단축할 수 있다면 실질적인 의미가 있을 것이라고 말했습니다. 조기에 개입하고 지원을 받을수록 아이의 장기적인 발달에 더 유익하기 때문입니다. 이번 연구 결과는 학술지 '분자정신의학(Molecular Psychiatry)'에 게재됐으며, 애리조나주립대학교에서도 관련 대중과학 정보를 공개하고 있다.