남성과 여성의 뇌는 세포 안의 유전자 작동 방식 자체가 다르다는 연구 결과가 나왔다. 미국 국립정신건강연구소·국립노화연구소·국립인간게놈연구소 공동 연구팀 성인 남성 15명, 여성 15명의 뇌 조직을 세포 하나하나 수준에서 분석해 3,000개 이상의 유전자가 남녀 간에 서로 다르게 켜지고 꺼진다는 사실을 밝혀냈다. 이 연구는 같은 뇌 질환이라도 남성과 여성에게 다르게 나타나는 이유를 설명할 수 있는 중요한 단서를 제공한다는 점에서 주목받고 있다.

연구팀은 26~78세 성인 남녀 각 15명의 뇌 조직에서 총 169개의 시료를 채취했다. 분석 대상은 남녀 간 크기 차이가 있는 것으로 알려진 뇌의 6개 부위였다. 연구의 핵심은 분석 방식에 있다. 기존 연구들은 뇌 조직 안의 세포들을 종류별로 구별하지 않고 전체 평균값만 측정하는 방식을 썼지만, 이번 연구는 세포 하나하나를 개별적으로 분석하는 단일 세포 분석법을 사용했다. 이를 통해 어떤 종류의 뇌세포에서, 어떤 유전자가, 얼마나 다르게 작동하는지를 훨씬 정밀하게 파악할 수 있었다.

분석 결과, 무려 3,000개 이상의 유전자에서 남녀 차이가 확인됐다. 이 중 133개 유전자는 분석한 모든 뇌 부위와 세포 종류에서 공통적으로 성별 차이를 보였다. 흥미로운 점은 이 133개 중 119개가 남녀를 결정하는 성염색체(x·y)의 유전자가 아니라, 남녀 모두 똑같이 가지고 있는 일반 유전자였다는 것이다. 즉, 뇌에서의 남녀 차이는 성염색체만의 문제가 아니라는 뜻이다. 남녀 차이가 가장 두드러진 뇌 부위는 '방추형 피질'로, 얼굴을 알아보고 언어를 처리하는 역할을 하는 곳이다. 세포 종류별로는 신경세포를 보호하고 감싸는 '희소돌기아교세포', 뇌 내부 환경을 유지하는 '별아교세포', 그리고 신호를 전달하는 '흥분성 신경세포'에서 특히 차이가 컸다. 반면 남녀 간에 특정 세포가 더 많거나 적은 차이는 없었다. 즉, 세포의 수가 아니라 세포가 '유전자를 사용하는 방식'이 다른 것이다.

이번 연구에서 특히 주목할 점은 이 유전자 발현 차이가 남녀 간 발병률이 다른 뇌 질환들과 직접 연결된다는 것이다. 조현병·adhd·파킨슨병은 남성에게, 알츠하이머병·우울증·불안장애는 여성에게 더 많이 발생하는데, 연구팀은 이 차이가 뇌세포 안의 유전자가 다르게 작동하는 것에서 비롯될 수 있다고 보며, 그 연결고리는 에스트로겐·테스토스테론 같은 성호르몬이 유전자 발현에 영향을 미치는 13가지 패턴으로 설명된다고 밝혔다.

이번 연구의 제1저자인 미국 국립정신건강연구소 알렉스 r. 디케이시언(alex r. decasien) 박사는 "성별이 유전자 발현에 미치는 영향은 뇌 부위와 세포 종류에 따라 매우 복잡하고 다양하게 나타난다"고 설명했다. 이어 "이러한 성별 차이가 태어날 때부터 존재하는지, 아니면 성장하면서 생기는지, 또 인종과 집단에 따라 동일하게 나타나는지를 확인하는 추가 연구가 필요하다"고 강조했다.

이번 연구 결과(sex effects on gene expression across the human cerebral cortex at cell type resolution: 세포 유형 수준에서 살펴본 인간 대뇌 피질의 성별에 따른 유전자 발현 차이)는 4월 국제 학술지 '사이언스(science)'에 게재됐다.