정자의 수가 충분하더라도 임신이 어려운 이유는 무엇일까. 정자가 제대로 움직이지 못하거나 머리와 꼬리의 형태가 비정상적이라면 난자까지 도달하고 수정하는 과정에 문제가 생길 수 있다.

그런데 이러한 정자 이상이 단순한 생활습관이나 환경적 요인이 아니라 특정 유전자 변이에서 비롯될 수 있다는 연구 결과가 나왔다.

2026년 10월 21일 국제학술지 ‘인간생식(Human Reproduction)’에 발표된 연구에 따르면, 국제 공동연구진은 남성불임이 나타난 13개 가족의 유전체를 분석해 정자 운동성과 형태 이상에 관여하는 유전자 4종을 확인했다. CFAP57, SEPTIN4, SPEM2, CFAP46이 그 주인공이다.

이번 연구는 정자의 운동성 저하와 형태 이상이 함께 나타나는 ‘운동성저하·기형정자증’의 유전적 원인을 규명하고, 기존 정액검사만으로 설명하기 어려웠던 남성불임의 발생 과정을 이해하는 데 새로운 단서를 제시했다.

 

정자 꼬리가 짧고 휘어지는 이유…유전자 변이가 원인이었다

 

정자는 머리와 중간부, 꼬리로 구성된다. 머리에는 유전정보가 담겨 있고, 중간부에서는 운동에 필요한 에너지가 공급된다. 꼬리는 정자가 앞으로 나아가도록 추진력을 만들어내는 역할을 한다.

이 가운데 어느 한 부분이라도 정상적으로 형성되지 않으면 정자의 운동 능력이 떨어지고 수정 가능성에도 영향을 줄 수 있다.

연구진은 남성불임이 나타난 13개 가족을 대상으로 유전체 또는 엑솜 분석을 실시하고, 불임 남성과 생식능력이 확인된 가족 구성원의 유전적 차이를 비교했다.

그 결과 5개 가족에서 CFAP57, SEPTIN4, SPEM2, CFAP46 유전자의 기능상실 변이가 확인됐다. 이들 변이는 정자 꼬리의 구조적 결함뿐 아니라 머리와 중간부의 비정상적인 형성과도 관련이 있었다.

특히 CFAP57 변이가 있는 남성의 정자에서는 꼬리가 짧거나 구부러지고 말리는 형태 이상이 관찰됐다. SEPTIN4 변이는 정자 꼬리의 구조 유지에 필요한 단백질 기능과 관련됐으며, SPEM2 변이는 정자 머리의 첨체와 핵 형성 과정에 영향을 미치는 것으로 분석됐다.

이는 정자의 운동성과 형태 이상이 단순히 정액검사에서 나타나는 결과가 아니라 정자 형성 단계에서부터 발생한 유전적 결함과 연결될 수 있음을 보여준다.

 

CFAP46 유전자 기능 밝혀…생쥐 실험에서도 남성불임 확인

 

이번 연구에서 특히 주목받은 유전자는 CFAP46이다. 연구진은 이 유전자가 정자 머리와 꼬리의 정상적인 구조를 형성하는 데 중요한 역할을 한다는 사실을 확인했다.

CFAP46 변이가 있는 남성의 정자를 분석한 결과, 정자 머리와 꼬리에서 뚜렷한 형태 이상이 관찰됐다. 정자 목 부분이 비정상적으로 커져 있었고, 꼬리는 짧거나 휘어 있었으며, 난자와의 수정 과정에 중요한 첨체 형성에도 문제가 나타났다.

연구진은 이러한 이상이 실제로 CFAP46의 기능 손실 때문에 발생하는지 확인하기 위해 유전자 편집 기술을 이용한 생쥐 실험을 진행했다.

그 결과 CFAP46 기능이 제거된 수컷 생쥐에서는 정자 수와 운동성이 크게 감소했다. 정자 꼬리 내부의 미세구조에도 심각한 이상이 발생했으며, 결국 생식능력을 상실하는 결과로 이어졌다.

이는 CFAP46이 단순히 정자의 움직임을 조절하는 데 그치지 않고, 정자 머리와 꼬리가 정상적으로 만들어지는 과정 전반에 관여한다는 사실을 뒷받침한다.

 

남성불임 원인, 하나의 유전자 아닌 여러 변이의 복합작용 가능성

 

연구진은 특정 유전자 하나만으로 불임 원인을 설명하기 어려운 가족도 추가로 분석했다.

정자 형성과 관련된 것으로 알려진 유전자 345개를 대상으로 희귀 변이의 분포를 조사한 결과, 불임 원인이 명확하게 밝혀지지 않은 가족에서는 생식능력이 확인된 가족 구성원보다 기능에 해로운 영향을 미칠 가능성이 있는 희귀 변이가 더 많이 발견됐다.

불임 남성에게서는 가족별로 4~16개 유전자에 걸쳐 이러한 변이가 관찰됐다.

이는 남성불임이 반드시 하나의 유전자 이상으로 발생하는 것은 아닐 수 있다는 가능성을 제시한다. 여러 유전자에 존재하는 변이가 복합적으로 작용하면서 정자 형성과 운동성에 영향을 미칠 수 있다는 것이다.

다만 연구진은 이러한 다유전자 영향이 아직 확정된 것은 아니며, 더 많은 환자를 대상으로 한 분석과 기능 검증이 필요하다고 설명했다.

 

원인 모를 남성불임 진단에 새로운 가능성…유전자 검사 중요성 부각

 

이번 연구는 원인을 알 수 없는 남성불임 환자의 진단과 치료 방향을 결정하는 데 새로운 가능성을 제시한다.

현재 남성불임 진단에서는 정액검사를 통해 정자의 수와 운동성, 정상 형태 비율 등을 평가한다. 그러나 이러한 검사만으로는 정자가 왜 정상적으로 만들어지지 않았는지, 어떤 유전적 결함이 관여하는지까지 확인하기 어렵다.

특히 정자 운동성이 심하게 떨어지거나 형태 이상이 반복적으로 나타나는 남성에서는 유전자 분석이 원인 규명에 도움이 될 가능성이 있다.

유전적 원인이 확인되면 의료진은 환자의 불임 발생 배경을 보다 구체적으로 이해하고, 유전상담과 보조생식술 적용 여부를 논의할 수 있다.

다만 이번 연구가 특정 유전자 변이를 가진 환자에게 시험관아기 시술이나 미세수정술이 반드시 성공한다는 사실을 입증한 것은 아니다. 연구 대상 가족 수가 제한적이고 일부 결과가 생쥐 실험에 기반한다는 점에서 실제 임상 적용을 위해서는 추가 검증이 필요하다.

그럼에도 이번 연구는 남성불임을 단순히 정자의 수나 움직임으로 평가하는 데서 벗어나, 정자가 만들어지는 과정에 관여하는 유전적 원인을 정밀하게 파악하는 방향으로 진단의 범위를 넓혔다는 점에서 의미가 있다.

정자의 운동성 저하와 형태 이상은 눈에 보이는 결과일 뿐, 그 근본적인 원인은 정자가 만들어지는 유전자 단계에서부터 시작될 수 있다는 사실을 보여준 것이다.

 

※ 2026년 10월 21일 국제학술지 ‘인간생식(Human Reproduction)’에 발표된 쇼아이브 나와즈(Shoaib Nawaz) 등 국제 공동연구진의 논문 ‘Loss-of-function variants in CFAP57, SEPTIN4, SPEM2, and CFAP46 cause asthenoteratozoospermia(CFAP57, SEPTIN4, SPEM2 및 CFAP46의 기능상실 변이가 정자 운동성 저하와 형태 이상을 유발한다)’를 토대로 작성했습니다. 연구진은 남성불임이 나타난 13개 가족의 유전체를 분석하고 유전자 편집 생쥐 모델을 이용해 CFAP46의 기능을 검증했습니다. 논문 DOI: 10.1093/humrep/deag154.