Korean Journal of Biological Psychiatry

교신저자：강철중, 602-739, 부산광역시 서구 아미동 1가 10번지
교신저자：전화) (051) 240-7823, 전송) (051) 248-3648, E-mail) tube@pusan.ac.kr

서     론

   정신분열병의 치료에 있어서 항정신병약물의 선택은 임상의에게 매우 중요하다. 현재까지 여러 가지의 기준들로 항정신병약물을 선택하고 있으나 그것들은 주로 환자의 목표 증상, 의사의 경험, 약물의 부작용 등에 의존하고 있는 것들이기 때문에, 환자 개인의 내인성 요인들은 별로 고려되지 않았다. 특히, 개개인의 환자에게 약물을 선택하기 전에 어떤 약물이 가장 효과적일지 예측할 수 있는 방법은 대부분 의사의 경험에 의존하고 있다.
   2004년도 미국정신의학회에서 발표한 정신분열병환자를 위한 치료지침¹⁾에 의하면 현재까지의 항정신병약물은 Chlorpromazine, Haloperidol 등의 1세대 약물들과 "비정형적"약물로 불렸던 2세대 약물들로 나누고 있다. 비정형적 항정신병약물, 즉 세로토닌-도파민 길항제들은 일반적으로 이전의 약물들이 도파민 수용체를 길항함으로서 발생하던 부작용들을 방지하기 위해, 대뇌 전전두엽에 작용하여 정신분열병의 음성증상을 개선시킬 목적으로, 그리고 치료 저항성 정신분열병의 치료를 위해 개발되어왔다. 정신분열병 환자의 약물치료에 있어서 약물의 선택은 먼저 이러한 두 종류의 약물들 중 한 가지를 선택하는 것이 요구되어진다. 만일 정신분열병 환자가 이 두 가지 종류의 약물 중 어느 약물에 좋은 치료 반응을 보일지 미리 예측할 수 있는 방법이 있다면 정신분열병 환자의 약물 선택에 있어서 임상적으로 매우 도움이 될 것이 예상된다.
   약물 반응에 대한 개인차의 원인을 설명함으로써 환자 개개인의 약물의 효과를 예측하려는 시도들이 있다. 현재까지 정신과 영역에서 사용되는 약물에 대한 생물학적 예측지표들에 대한 연구들은 혈장내와 뇌척수액내의 신경전달물질의 대사물의 농도, 신경호르몬의 농도, 그리고 뇌영상연구들이 있지만 일관되지 못한 결과들을 보여주고 있다.^2)3)4)5)6) 이러한 연구들 중 특히 약물유전학적인 관점에서 개개인의 반응 차이를 설명하고자 하는 시도들이 있다. 현재까지의 연구들은 주로 약물대사효소의 유전적 변이에 대한 연구와 약물의 표적, 즉 도파민 수용체, 세로토닌 수용체 등에 대한 연구들이다.⁷⁾ 특히 항정신병효과와 직접적으로 연관되는 도파민 D₂ 수용체에 대한 유전학적 연구들 중 항정신병약물의 효과와 이 수용체의 유전학적 다형성과의 연관성을 밝히고자 하는 연구들이 있다. 
   도파민 D₂ 수용체의 유전학적 다형성 중 Taq I A 다형성은 in vivo와 in vitro 실험에서 선조체의 도파민 D₂ 수용체의 밀도와 기능에 영향을 미친다고 알려져 있다.⁸⁾ 도파민 D₂ 수용체의 Taq I A 다형성과 항정신병약물의 효과에 대한 연구들 중 Schäer 등⁹⁾은 정신병적 증상을 보이는 환자에서 haloperidol의 항정신병효과와 Taq I A 다형성과의 연관을 연구하였는데, A2/A2의 동종 유전자를 가진 환자들에서 이종 유전자(A1/A2)를 가진 환자들보다 양성증상 감소의 효과가 작다고 보고하였다. 또한, Suzuki 등은 정형적 항정신병약물인 nemonapride¹⁰⁾와 bromperidol¹¹⁾의 항정신병효과와 환자의 도파민 D₂ 수용체 Taq I A 다형성과의 연관에 대한 연구를 시행한 바 있으나 일관되지 않은 결과를 보였다.
   이에 저자는 정신분열병 환자의 항정신병약물에 대한 반응의 개인차, 특히 도파민 수용체 길항제에 잘 반응을 보이는 환자들과 그렇지 않은 환자들의 차이가 도파민 D₂ 수용체의 유전학적 변이에 있을 것이라는 가설을 세우고, 도파민 D₂ 수용체 유전자의 Taq I A 다형성과 항정신병약물의 효과와의 관계를 약물유전학적 관점에서 연구하였다.

연구대상 및 방법

1. 연구대상
   2001년 12월부터 2002년 3월까지 부산대학교병원 및 양산병원에 입원중인 환자들 중 DSM-IV¹²⁾에 의해 정신분열병으로 입원하였던 환자 158명을 대상으로 하였다. 두 명의 정신과 의사들과의 면담을 통해 정신분열병 이외의 발달장애, 약물사용장애, 기분장애, 기타 정신병적 장애 등의 과거병력이 없다고 판단된 환자들을 대상으로 하였다. 그리고 뚜렷한 선천적 기형, 신체적 또는 신경학적 질환이 있는 환자들은 제외하였다. 남녀비는 남자 97명, 여자 61명으로 약 1.6：1이었으며 연령분포는 10대 13명(8.2%), 20대 31명(19.6%), 30대 55명(34.8%), 40대 38(24.1%), 50대 이상이 21명(13.3%)으로 평균연령은 37.1±11.2세 였다. 질병에 이환된 기간의 평균은 12.7±8.5년이었으며 발병시의 평균연령은 24.4±9.2세였다. 

2. 연구방법

1) 약물의 효과에 대한 평가
   환자들이 처방받고 있던 항정신병약물들은 1세대 약물, 즉 도파민 수용체 길항제 (Bromperidol, Chlorpromazine, Haloperidol, Nemonapride, Thioridazine, Trifluoperazine 등)와 2세대 약물, 즉 세로토닌-도파민 길항제 (Clozapine, Olanzapine, Quetiapine, Risperidone 등)로 분류하였다. 그 약물들 중 충분한 치료용량(Chlorpromazine 기준 400mg 이상)¹³⁾으로 최소 4주 이상 처방된 약물들을 대상으로 하였다. 
   약물의 반응에 대한 평가는 환자들의 의무기록을 통하여 후향적으로 조사하였으며 측정도구는 치료반응척도(Treatment Response Scale：TRS)¹⁴⁾를 사용하였다. Treatment Response Scale은 항정신병약물의 임상적 효과를 후향적으로 평가하기 위해 1983년 Csernansky 등이 개발한 도구로서, 이들이 제시한 10개의 항목들을 의무기록을 통해 평가하는 것인데, 그들의 연구에 의하면 이 도구가 Brief Psychiatric Rating Scale(BPRS)¹⁵⁾과 신뢰도와 타당도면에서 유사한 결과를 나타냈다고 한다. 측정방법은 대상 환자의 의무기록 상 10개의 항목으로 기술된 전반적인 임상적 경과를 조사하는 것이다. 이들 항목들 중 5개 이상이 명시되어 있지 않으면 그 환자의 사례는 제외되어야 하며, 각 항목 당 0점(효과 없음)에서 3점(뚜렷한 효과)으로 평가한다. 전체 항목의 합계 점수가 8점 이상이면 그 항정신병약물은 효과가 있는것으로 판단한다.

2) Genomic DNA의 정제
   DNA의 정제를 위해서 Omega Bio-tek Inc.(P.O. Box 47310, Doraville GA 30362, USA)의 E.Z.N.A. Blood DNA Kit을 사용하였다. 먼저 환자의 정맥혈액 500μL를 채취하여 1ml의 cell lysis buffer(320mM sucrose, 1%(v/v) Triton X-100, 5mM MgCl₂, 10mM Tris·Hcl(pH 7.6))를 첨가하여 천천히 앞뒤로 흔들어 섞은 후 5분간 실온에 방치하였다. 그 후 10,000rpm으로 1분간 윈심분리하여 부유물을 제거하고 1ml의 cell lysis buffer를 첨가하여 cell pellet를 풀어주었다. 위의 과정을 한번 더 반복한 후, 250μL의 phosphate-buffered saline(PBS)으로 cell pellet을 세척한 후, 250μL PBS를 첨가해 cell pellet을 풀어주었다. 그 후 OB proteinase (20mg/ml) 25μL와 buffer BL 250μL를 첨가하고 vortex한 후, 70℃에서 10분간 incubation하면서 중간에 한번 더 vortex해 주었다. 그 다음 260μL의 isopropanol을 첨가하고, 조심스럽게 잘 섞어서 HiBind DNA spin column에 옮겨 10,000rpm에서 1분간 원심분리하였다. 그 후 DNA wash buffer(희석된 EtOH) 750μL를 첨가하여 10,000rpm으로 원심분리하였다. 이 과정을 한번 더 반복한 후 13,000rpm으로 3분간 원심분리하여 완전히 건조시켰다. 미리 가열된 DNA elution buffer 150μL를 넣고 2분간 상온에 방치한 후, 13,000rpm에서 1분간 원심분리하여 추출한 DNA를 1% 한천 겔(agarose gel)에 전기영동하여 양과 순도를 측정하였다.

3) 도파민 D₂ 수용체 유전자의 중합효소연쇄반응(Polymerase Chain Reaction：PCR)을 통한 증폭
   도파민 D₂ 수용체 유전자의 다형성을 확인하고자 중합효소연쇄반응을 시행하였다. 이것을 위한 시발체(primer；Bionics, Korea)의 염기배열순서는 다음과 같다.

   971(forward)：5'-CCGTCGACGGCTGGCCAAGTTGTCTA-3'
   5014(backward)：5'-CCGTCGACCCTTCCTGAGTGTCATCA-3'

   PCR반응은 25mM MgCl₂, 200uM의 dNTP(dATP, dCTP, dGTP, dTTP), 각각 0.5uM의 forward primer와 reverse primer를 사용하였다. 25ng 핵 DNA, Taq polymerase(Bionics, Korea) 1unit로 총 20μL의 반응혼합용액을 만들어 사용하였다. PCR 반응은 94℃에서 4분간 초기 변성(predenaturation)시킨 후, 94℃에서 1분 변성(denaturation), 그리고 60℃에서 1분간 결합(annealing)을 실시하고, 72℃에서 1분 30초간 연장(extension)하는 반응을 32회 반복하고, 마지막에 72℃에서 10분간 연장반응을 추가하였다. 반응이 끝난 PCR 산물을 2μL씩 취해 2% agarose gel에 100V에서 30분간 전기영동하였다. 그 결과 관찰되는 310bp의 증폭 산물로 증폭 여부를 확인하였다.

4) 증폭된 도파민 D₂ 유전자의 제한효소절편길이다형성(RFLP：Restriction Fragment Length Polymorphism)을 통한 분석
   중합효소연쇄반응을 통해 증폭된 도파민 D₂ 유전자의 다형성을 분석하기 위하여 제한효소절편길이다형성을 실시하였다. RFLP는 Taq Ⅰ(Bio Basic Inc., Canada) 1U을 첨가하여 65℃에서 반응시킨 후, 2% agarose gel (한천 겔)에서 전기영동하여 ethidium bromide 용액으로 염색하여 자외선 투사기(UV transillumination and autoradiography, Fotodyne Inc., New Berlin, WI USA)에서 관찰하였다. 도파민 D₂ 유전자의 증폭산물 내 다형성에 의해 Taq Ⅰ site가 존재할 경우, 310base pair (bp)의 PCR 생산물이 180bp와 130bp 단편으로 나뉜다. 
   제한효소절편길이다형성을 위해서 사용된 제한효소 Taq I(Bio Basic Inc.)의 인식 부위는 다음과 같다.

   5’-T▼CG A-3’
   3’-A GC▲T-5’

3. 통계분석방법
   환자들의 임상적 특성의 분석은 상관분석과 독립표본 T-Test, 교차분석, 분산분석을 사용하였다. 그리고 임상자료와 유전자와의 관계는 교차분석, 분산분석을 사용하였으며, 약물의 반응과 유전자와의 관계는 교차분석을 사용하였다. 통계분석을 위해서 SPSS 12.0 for Windows를 사용하였다. 

결     과

1. 환자의 임상적 특성과 약물반응과의 관계
   도파민 수용체 길항제를 사용한 환자수는 124명이었으며 73명에서 반응을 보였다. 세로토닌-도파민 길항제를 사용한 환자수는 75명이었으며 56명에서 반응을 보였다. 환자의 나이, 성별, 가족력, 질병이환기간 등의 임상적 특성은 약물에 반응을 보인 군과 그렇지 않은 군간에 차이가 없었다(표 1). 

2. 도파민 D₂ 수용체 유전자 다형성
   도파민 D₂ 수용체 유전자를 중합효소연쇄반응으로 증폭하고 Taq I 제한효소로 절단한 결과 310bp, 180bp, 130bp의 세 가지 생성물을 얻을 수 있었다. 310bp는 제한효소에 의해 절단되지 않은 것을 의미하며, 이것이 제한효소에 의해 절단되면 180bp와 130bp의 두 단편으로 나타난다(그림 1). 여기서 Taq I 제한효소에 의해 절단되지 않은 것은 A1 대립유전자이며, 절단된 것은 A2 대립유전자이다. 전체 158명의 환자 중 A1A1형이 22명, A1A2형이 80명, A2A2형이 56명이었으며, A1A1형의 빈도는 13.9%, A1A2형의 빈도는 50.6%, A2A2형의 빈도는 35.4%였다. 이러한 유전자형의 빈도는 Hardy-Weinberg 평형을 이루고 있었다(p=0.199). A1 대립유전자를 가지는 군이 102명, A1 대립유전자를 가지지 않는 군이 56명으로 A1 대립유전자의 빈도는 64.5%였다.

3. 환자의 임상적 특성과 도파민 D2 수용체 유전자 다형성과의 연관
   정신분열병환자의 나이와 A1 대립유전자 유무와의 관계를 조사하였으나 연관성이 발견되지 않았다. 그리고 질병의 이환기간, 가족력, 성별과 A1 대립유전자 유무와의 관계도 유의하지 않았다(표 2).

4. 약물의 반응과 도파민 D₂ 수용체 유전자 다형성과의 연관
   도파민 수용체 길항제에 반응을 보인 환자들에서 A1 대립유전자를 가지는 경우(A1A1, A1A2)가 유의하게 많은 것으로 나타났다(χ2(1)=4.875, p=0.027, two-tailed, 표 3). 세로토닌-도파민 길항제에 반응을 보인 환자들에서는 A1 대립유전자를 가지는 경우나 그렇지 않은 경우 모두에서 통계적 유의성을 발견할 수 없었다(표 4).

고     찰

   정신분열병환자에서 항정신병약물의 치료반응에 대한 예측은 치료 계획 수립에 있어서 매우 중요한 위치를 차지한다. 이전의 연구들은 주로 약동학적 관점에 의한 연구들이었으며 이것들은 소수의 약물에 국한되어 있었고 아직도 일관된 결과를 보여주지 못하고 있다.¹⁶⁾¹⁷⁾ 또한 약물의 치료농도에도 반응하지 않는 치료저항성인 경우도 존재하기 때문에 약동학적인 요소에 의한 항정신병약물의 치료효과에 대한 예측은 한계가 있다.¹⁰⁾
   약물 이외의 다른 요인들 즉, 환자들의 임상적 특성 또한 정신분열병 환자의 치료에 대한 예측 인자로서 연구되었는데,¹⁸⁾ 이러한 것들은 비교적 장기간의 시간을 놓고 보아야만 어느 정도의 가치를 가지는 것이다. 즉, 이러한 요인들이 정신분열병의 예후 예측에는 의의가 있겠으나, 항정신병약물 자체의 효과를 판단하기에는 어려움이 있으므로 항정신병약물의 항정신병효과를 예측하는데에는 약력학적인 요인이 가장 중요한 인자로 작용할 것이다.¹⁰⁾
   정신분열병 환자에서의 도파민 D₂ 수용체의 A1 대립유전자에 대한 이전의 연구결과들을 보면 환자군에서 A1 대립유전자가 유의하게 증가되어있다는 보고^19)20)21)도 있고, 그렇지 않다는 보고²²⁾²³⁾도 있다. 하지만 도파민 D₂ 수용체의 Taq I A 다형성, 특히 A1 대립유전자는 중추신경계에서의 도파민 D₂ 수용체의 낮은 밀도^8)23)24)와 기능의 저하⁸⁾와 연관이 있다고 보고되고 있기 때문에 항정신병약물 효과의 생물학적 지표가 되고 있다.^8)23)24)
   본 연구에서 A1 대립유전자를 가지는 환자들에서 도파민 수용체 길항제의 효과가 높은 것으로 나타났다. 즉, 도파민 D₂ 수용체의 밀도와 기능이 낮은 환자들에서 도파민 수용체 길항제에 반응을 보인다고 할 수 있다. 이전의 연구에 의하면, 65~75%의 도파민 D₂ 수용체가 차단되어야 항정신병약물의 항정신병효과가 나타난다고 알려져 있다.²⁴⁾ Suzuki 등¹⁰⁾의 연구에서 같은 용량의 nemonapride 투여시 A1 대립유전자를 가지는 환자들에서 도파민 D₂ 수용체의 점유도가 더 높은 것으로 나타났는데, 이러한 결과는 A1 대립유전자를 가지는 환자들에서 항정신병약물 투여 전부터 도파민 D₂ 수용체의 밀도가 낮았다는 이전의 다른 연구들^8)25)26)과 비교해 볼 때 의미있는 결과를 시사해 준다. 즉, A1 대립유전자를 가진 환자들에서 도파민 수용체를 차단하는 약물들의 점유도가 A1 대립유전자를 가지지 않는 환자들에 비해 더 효과적으로 치료역치 수준에 도달한다고 볼 수 있겠다.¹⁰⁾
   Crow 등²⁷⁾은 사망한 정신분열병환자의 뇌조직에서 ³H-Spiperone의 결합과 양성증상과의 관계에서 도파민 D₂ 수용체가 양성증상과 밀접한 연관을 가진다고 하였다. 현재까지 D₂ 수용체 이외에도 몇 가지 아형의 도파민 수용체에 대한 연구들이 있지만 양성증상의 치료에 있어서 Taq I A 다형성과의 연관은 도파민 D₂ 수용체와 정신분열병의 양성증상과의 어느 정도의 연관을 시사한다. 본 연구에서 약물에 대한 효과를 측정하는 지표로 Treatment Response Scale을 사용한 이 측정도구는 환자의 항정신병약물에 대한 과거의 반응을 조사하기 위해 개발된 것으로 Brief Psychiatric Rating Scale(BPRS)과 비교시 10가지 항목들 중 특히 양성증상에 대한 항목들이 일치하는것으로 되어있다. TRS의 이러한 특성으로 볼 때 A1 대립유전자를 가지는 환자들에서 양성증상의 호전이 두드러진다고 볼 수 있겠으나 이는 다른 측정도구를 통한 연구를 통해 재 증명될 필요가 있을것으로 생각된다.
   세로토닌-도파민 길항제, 비정형적 항정신병약물들의 효과는 저자의 가설과 같이 A1 대립유전자의 존재 유무와 관계가 없었다. 대표적인 비정형적 항정신병약물인 클로자핀에 대한 연구들을 살펴보면, 도파민 D₃,²⁸⁾ D₄²⁹⁾ 수용체에 대한 연구와 세로토닌 2A,³⁰⁾ 2C,³¹⁾ 6³²⁾ 수용체에 대한 연구에서 유의한 결과들을 보였다. 클로자핀은 도파민 수용체 길항제들과 비교해 볼 때, 상대적으로 낮은 도파민 D₂ 수용체의 점유도를 보이는 약물이므로 이러한 약물유전학적 연구의 결과와도 일치되는것으로 생각된다. 이외에 복수의 유전자들의 다형성과의 조합과 약물반응의 예측에 대한 연구들도 시도되고 있다.³³⁾³⁴⁾
   본 연구의 결과로 정신분열병의 약물치료에 있어서 항정신병약물의 선택 시에 도파민 D₂ 수용체의 다형성을 통해 도파민 수용체 길항제의 효과를 예측할 수 있음을 제시하는 바이다. 즉, 정신분열병 환자에게 A1 대립유전자가 존재할 시에는 도파민 수용체 길항제의 효과를 더 기대해 볼 수 있겠다.
   본 연구에서 158명의 대상 환자 중 도파민 수용체 길항제만을 사용했던 환자는 83명이었고, 세로토닌-도파민 길항제만을 사용했던 환자는 34명이었으며, 양쪽 모두를 사용한 환자는 41명이었다. 즉, 1세대 약물을 사용한 환자의 결과(표 3)와 2세대 약물을 사용한 환자의 결과(표 4)에 공히 양쪽 모두를 사용한 환자의 결과가 포함되어 있다. 이러한 사례들은 대부분 1세대 혹은 2세대 약물 중 한 가지가 효과가 없었거나 혹은 약물의 부작용, 경제적 이유, 환자와 의사의 선호도 문제 등으로 다른 약물로 교체한 경우들로서, 약물효과 판정으로 사용하였던 TRS 10개 항목 중 부작용에 대한 항목은 존재하지 않는 관계로 항정신병 효과는 있으나 부작용 때문에 약물을 교체한 경우가 이들의 대부분이었다. 약물의 효과와 유전자형은 변수가 상호 독립적이므로 통계학적인 오류는 없다고 판단되나 각각의 경우를 모두 독립적으로 고려한 연구가 필요할 것으로 생각된다.
   그리고 각 약물들의 도파민 수용체 점유도에 대해서도 균일한 조건으로 표준화되지 못하였으며 환자의 특성과 각각의 항정신병약물의 종류, 용량과 사용기간 등이 잘 조절되지 않은 점을 문제점으로 들 수 있겠다. 이러한 문제점들을 보완하기 위해 향후 항정신병약물의 효과에 대한 전향적 연구와 각각의 약물에 대한 연구, 그리고 D₂ 수용체 이외의 도파민 수용체들에 대한 연구들이 수행되어야 하겠다. 또한 항정신병약물의 음성증상에 대한 효과와 도파민 수용체 다형성과의 관계에 대한 연구, 그리고 다른 수용체들의 다형성과의 연관에 대한 연구도 필요할 것으로 생각된다.