미국 마이애미대·시카고대 연구팀 선천성 난청 환자 5명 유전체 분석

cpd 유전자 돌연변이, 청각세포 내 에너지 순환 40% 이상 감소

아르기닌 보충제나 혈관 확장제 투여 시 청력 일부 회복 확인

청력 손실의 숨은 원인이 세포 에너지 대사에 관여하는 아미노산인 '아르기닌' 불균형과 관련이 있다는 연구 결과가 나왔다.

미국 마이애미대학교와 시카고대학교 공동연구팀은 선천성 난청 환자들의 유전자를 분석한 결과, 'cpd(카르복시펩티다아제 d)' 유전자 이상이 아르기닌 대사를 방해해 청각세포의 에너지 공급 체계를 무너뜨려 청력 손실을 유발한다는 사실을 확인했다. 이번 연구는 난청의 원인을 유전적·대사적 관점에서 규명했다는 점에서 의미가 크다.

연구팀은 선천성 난청 환자 5명의 dna를 분석해 cpd 유전자에서 세 가지 변이를 발견했다. 이 유전자는 세포 내 단백질을 분해해 에너지로 전환하는 아르기닌 대사 과정에 관여한다. 연구진은 cdp 변이가 단백질 분해 효소의 기능을 떨어뜨려, 청각세포가 정상적으로 에너지를 생성하지 못하게 한다는 사실을 확인했다. 이와 함께 영국의 '10만 게놈 프로젝트(100,000 genomes project)' 데이터를 추가 분석한 결과, 청력 손실 환자 집단에서 cpd 유전자 변이 발생률이 일반인보다 약 2배(오즈비 1.97) 높은 것으로 나타났다.

이상 유전자를 가진 세포에서는 에너지 생성에 필요한 물질(산화질소, cgmp 등)이 정상 세포보다 40~60% 감소했다. 그 결과, 세포가 스트레스를 받아 손상되고, 결국 청각을 담당하는 감각세포가 사멸하는 현상이 나타났다. 즉, 단백질 분해 장애로 인한 대사 이상이 청각세포를 약화시켜 난청을 유발하는 것이다. 실제로 생쥐의 달팽이관 조직에서 cpd를 억제하자 청각세포의 사멸률이 증가했다.

연구팀은 동물실험에서 아르기닌이나 혈관확장제 실데나필을 투여했을 때 감각 기능이 부분적으로 회복되는 것을 확인했다. 이는 에너지 대사를 다시 활성화해 손상된 세포의 기능을 되살리는 효과로 해석된다. 연구진은 이러한 결과가 향후 '대사 기반 난청 치료제' 개발의 단서가 될 수 있다고 설명했다.

공동 교신저자인 무스타파 테킨(mustafa tekin) 교수는 "이번 연구는 아르기닌 대사와 산화질소 신호가 청력 유지에 핵심적이라는 점을 보여준다"며 "특히 식이 아미노산 보충이나 혈관 확장제를 활용한 치료 가능성을 확인했다는 점에서 의미가 크다"고 말했다.

이번 연구 결과(carboxypeptidase d deficiency causes hearing loss : 카르복시펩티다아제 d 결핍이 청력 손실을 유발한다)는 2025년 9월 국제 학술지 네이처 커뮤니케이션즈nature communications'에 게재됐다.