[사이언스미디어센터] 전문가 의견 <인간 뇌 유전자 발현의 성별 차이, 질병 위험에 영향 (사이언스)>

• 배경
  • 인간 뇌의 여러 영역의 뇌세포를 분석한 결과, 남성과 여성의 뇌에서 유전자 활동에 광범위한 차이가 있음을 밝힌 연구 결과가 나왔습니다.
    • 일부 정신 질환 및 신경 질환이 생물학적 성별에 따라 다르게 나타나는 이유를 설명하는 데 도움이 될 것이라고 연구팀은 주장합니다. 
    • 논문 제목: Sex effects on gene expression across the human cerebral cortex at cell type resolution (Science)
    • 엠바고 17일 03시 해제 
  • 미국국립정신건강연구소  등 연구팀은 성인 30명(남성 15명, 여성 15명)의 조직 샘플을 대상으로 단일핵 RNA 시퀀싱(snRNA-seq)을 진행하고, 고해상도 인간 뇌 유전자 발현을 분석했습니다. 
  • 그 결과, 생물학적 성별은 뇌 전체의 유전자 발현 변이 중 극히 일부만을 설명했음을 확인했습니다.
  • 하지만 그럼에도 성별에 따른 전사 차이를 보이는 유전자를 3000개 이상, 뇌 영역 및 세포 유형 전반에 걸쳐 일관된 영향을 미치는 유전자 133개를 밝혀내는 데 성공했습니다.
    • 가장 큰 차이는 성염색체에 위치한 유전자에서 발견됐습니다. 그러나 대부분의 성별 관련 변이는 성염색체와 연관되지 않고 주로 성 스테로이드 호르몬에 의해 조절되는 상염색체 유전자에서 나타났습니다. 
  • 성별에 따른 발현 차이를 보이는 이러한 유전자들 중 상당수는 ADHD, 조현병, 우울증, 알츠하이머병을 포함한 신경정신 질환 및 신경퇴행성 질환과 관련된 유전적 변이와 겹치는 것으로 나타났습니다. 

• 전문가 의견 요청 내용
  • 내용 해설 (결과에서 흥미롭거나 주목할 부분, 다른 논문이나 기존 논문과와의 차별성, 결과 해석 상 주의할 점 등)
  • 이번 논문의 의의 또는 한계, 향후 전망과 연구 과제
  • 한국에서 특별히 주목해야 할 부분(국내 학계의 관련 연구, 한국 내 관련 연구, 임상 및 약학 분야에서 고려할 부분 등)

• 엠바고는 17일 03시(KST) 해제됐습니다. 자유롭게 활용 가능합니다.
• 되도록 원문을 그대로 활용해주시길 부탁드립니다.
• SMCK를 꼭 인용할 필요는 없습니다. 만약 인용 출처가 필요한 경우, 아래 형식을 따를 수 있습니다.
  • "ㅇㅇㅇ(전문가)는 한국과학기술미디어센터에 ㅁㅁㅁ라고 말했다."

jaewonko@dgist.ac.kr

Juan Lerma, profesor de Investigación del CSIC en Instituto de Neurociencias de Alicante (CSIC-UMH) y miembro de la Real Academia de Ciencias de España, dice:

“Este estudio trata de entender por qué hombres y mujeres tienen diferentes susceptibilidades a trastornos neuropsiquiátricos y neurodegenerativos. Para ello, analizaron 169 muestras de 30 individuos (15 de cada sexo) en seis regiones específicas de la corteza cerebral, de las que se conoce que presentan diferencias de volumen según el sexo. El estudio no encontró diferencias debido a sexo en la cantidad de células. Hombres y mujeres tienen proporciones similares de neuronas y glía en estas regiones. Pero sí encontraron cambios en la expresión génica. Es decir, aunque hombres y mujeres tengan el mismo número de neuronas en las diversas áreas de la corteza estudiadas, los genes dentro de esas neuronas están ‘encendidos’ o ‘apagados’ de manera distinta según el sexo. Básicamente, el estudio sugiere que las diferencias cerebrales no son una cuestión de cantidad de piezas, sino de cómo esas piezas están conformadas y/o funcionan a nivel molecular.

El estudio identifica los puntos críticos donde el sexo influye en la expresión génica. En concreto, se identificaron más de 3.000 genes con expresión sesgada por el sexo, de los que 133 genes mostraron resultados muy consistentes; es decir, se expresan de forma distinta en hombres y mujeres, independientemente de la región cerebral o del tipo de célula analizada. En particular, la corteza fusiforme mostró diferencias muy marcadas entre sexos. A nivel celular encontraron diferencias más marcadas en las células gliales que en las neuronas excitatorias, y más que en las neuronas inhibitorias.

En este sentido, la corteza fusiforme es una de las áreas con mayor dimorfismo sexual (diferencias en volumen y características funcionales) y dado que esta zona es crucial para la cognición social (reconocer caras y expresiones), las diferencias en expresión génica podrían explicar por qué hombres y mujeres procesan estímulos sociales o visuales de manera distinta, o por qué presentan vulnerabilidades diferentes a trastornos como el autismo, donde el procesamiento de caras suele estar alterado.

Un resultado llamativo es que, aunque los genes de los cromosomas sexuales (X en mujeres e Y en los hombres) muestras las diferencias más obvias, los genes autosómicos (los que están en el resto de los cromosomas), están sometidos a una regulación hormonal que hace que las firmas genéticas encontradas estén vinculadas a mecanismos sensibles a las hormonas, como por otra parte era de esperar, y que estas diferencias genéticas estén directamente relacionadas con la forma en que se construye y organiza la corteza cerebral. De hecho, 119 de los 133 genes críticos son autosómicos.

En resumen, el estudio demuestra que el sexo biológico presenta una ‘huella’ transcriptómica clara en el cerebro adulto. No solo se trata de tener cromosomas diferentes, sino de cómo diversos factores y las hormonas modifican la actividad de miles de genes, influyendo directamente en la vulnerabilidad a enfermedades mentales y neurológicas (por ejemplo, las mujeres se ven afectadas con mayor frecuencia por trastornos del estado de ánimo y de ansiedad, migraña, enfermedad de Alzheimer y otras demencias) y muy probablemente sentando las bases para las diferencias de comportamiento que hombres y mujeres presentan.

Lo que este estudio deja claro es que el sexo es una variable biológica clave que debe ser tenida en cuenta tanto en la investigación preclínica como en la práctica médica. Un aspecto que señalar es que, en este estudio, el sexo de los donantes se definió mediante cariotipo. Es decir, el grupo femenino eran individuos con cromosomas XX y el grupo masculino por cromosomas XY. Los autores indican que el género podría tener un componente cultural independiente del sexo, cosa que sus datos no pueden discernir. En este sentido, este carácter cultural o social del género podría afectar a la expresión génica en el cerebro a lo largo de la vida del individuo, y reconocen explícitamente que las diferencias relacionadas con el sexo encontradas en su estudio podrían tener un componente que se viera afectado por la socialización y la experiencia, aspectos tan críticos del ser humano”.

Declara no tener conflictos de interés.