서울의대, 초고해상도 아시아인 유전자 복제수 변이지도 세계 최초 완성 > 건강/힐링

한국인을 포함한 아시아인 유전체의 초고해상도 ‘유전자 복제수 변이 지도’가 완성되었다.

서울대학교 의과대학 유전체의학 연구소(GMI-SNU) 서정선 교수팀은 아시아인의 초고해상도 유전자 복제수 변이지도 완성 결과에 대한 논문을 세계적인 생명과학 학술지인 ‘네이처 제네틱스(Nature Genetics)’ 4월 4일자(영국 현지시간 기준) 온라인판에 게재하였다고 밝혔다(논문명: Discovery of common Asian copy number variants using integrated high-resolution array CGH and massively parallel DNA sequencing).

연구팀은 유전체 연구분야에서 급속도로 발전하고 있는 차세대 초고속 서열분석기술(Next Generation Sequencing Technology)과 자체 개발한 초고밀도 DNA칩(24M CGH Microarray DNA Chip)를 접목한 새로운 방법을 이용함으로써 기존방법으로는 발견할 수 없었던 아시아인 고유의 유전자 복제수 변이 약 3,500여 개를 새로 찾아내었다. 이번 연구결과는 유전자 복제수 변이 발굴을 위한 새로운 정확한 방법론의 제시와 함께 미래 의학에 필수적인 아시아인의 유전자 변이 정보의 성공적 발굴이라는 두 가지 획기적 성과를 인정받아 네이처 제네틱스에 게재되었다고 연구팀은 밝혔다. 특히 이번 연구는 한국인, 일본인, 중국인 등 아시아인을 대상으로 한 초고해상도 유전자 복제수 변이지도로는 세계 최초로 완성된 것으로 향후 아시아인의 유전자복제수 변이와 질병의 연관성 연구를 본격적으로 시작할 수 있는 기반을 마련하였다는 점에서 주목된다.

본 연구는 서울의대 유전체의학연구소 연구자 및 DNA칩 및 차세대 게놈서열 분석 선도기업인 ㈜마크로젠이 컨소시움을 구성하여 진행하였으며, 생어연구소의 나이젤 카터(Nigel P. Carter), 메튜 헐스(Matthew E. Hurles)와 미국 하버드 의과대학의 찰스 리(Charles Lee) 교수 등 전세계 유전체 변이 연구의 선두그룹이 모두 참여함으로써 이번 연구결과가 향후 이 분야의 국제표준으로 자리매김할 수 있게 되었다.

유전자 복제수 변이(Copy Number Vriation, CNV)란 사람마다 유전자의 숫자에 차이가 나타나는 것으로 사람의 유전적 차이에 영향을 주는 변이를 말하며CNV 정보는 질병감수성과 관련된 임상연구를 비롯한 개인 간, 인종 간 유전적 차이에 기인한 맞춤의학을 실현하는 데에 반드시 필요한 정보이다. 이번 연구로 아시아인의 CNV 상세지도가 완성됨에 따라 개개인의 유전자 복제수 변이를 효율적으로 발굴하여 의료에 접목하는 개인별 맞춤의학 연구가 한층 가속화 될 전망이다.

지난 2004년 유전자 복제수 변이가 학계에 처음 보고된 이래 세계 각국에서 인간 유전체 변이지도를 제작하기 위한 많은 연구가 진행된 바 있으나, 기술적인 한계로 인해 높은 해상도의 연구는 불가능하였다. 본 연구에서는 한 사람의 유전자 복제수 변이를 정확하게 밝히기 위하여 약 2,400만 개의 탐지자(probe)가 올려진 초고해상도 DNA 칩(24M microarray DNA Chip)을 개발하였고, 이를 익명의 한국인 10명, 중국인 10명, 일본인 10명 등 아시아인 30명에 적용함으로써 약 400 염기쌍 수준의 작은 변이도 발굴해 낼 수 있었으며, 이를 통해 기존의 연구보다 25배 이상 해상도가 향상된 지도를 작성할 수 있었다.

또한 제작된 유전자 변이지도를 검증하고 정확도를 더욱 향상시키기 위하여 차세대 초고속 서열분석법(Next Generation Sequencing Technology)을 접목하는 새로운 분석 방법을 시도하였다. 그 결과, 기존의 방법만으로는 유전체 변이 여부를 정확히 판정할 수 없었던 부위에 대해서도 최적의 정확도와 정밀도를 가지는 필터를 적용할 수 있었으며, 샘플 간의 상대적 차이에만 의존하였던 기존의 연구 방법의 한계를 극복하여 유전체 서열에 기반을 둔 유전자 복제수의 절대값을 찾아내는 새로운 방법을 개발하였다는 점에서 획기적인 것으로 평가된다. 일례로 이 분석 방법을 적용하기 전에 복제수 변이로 생각되던 4,900여 개가 실제로는 변이가 아닌 것으로 판정되었으며, 반대로 변이가 없던 것으로 생각되던 3,100여 개를 새롭게 찾아내는 성과를 얻을 수 있었다.

아시아인을 대상으로 한 이번 연구는, 영국 웰컴 트러스트 생어연구소 (Welcome Trust Sanger Institute)의 연구결과와 상호 보완적이면서도 새로운 시각을 제시했다는 점에서도 주목을 받고 있다. 인간게놈 프로젝트를 주도하는 등 유전체 연구를 선도하고 있는 생어연구소에서는 유럽인, 아프리카인만을 대상으로 유전자 복제수 변이지도를 작성하여 보고한 바 있다. 서울대 유전체의학연구소의 연구 결과가 발표되기 전까지는 생어연구소의 연구결과가 가장 상세한 유전자 복제수 변이지도로 알려져 이 분야에서 일종의 “표준 지도”로 인식되어 왔다. 그러나, 생어연구소 연구에는 아시아인에 대한 분석 결과가 빠져있어 유럽인과 아프리카인만으로 얻은 연구결과를 아시아인에 적용할 수 있을 것인가에 대한 논란이 있어 왔다. 생어연구소에서 찾아낸 5,000여 개의 변이와 이번 연구로 찾아낸 5,000여 개의 변이를 상호 비교한 결과 약 1,500개만 겹치고 나머지 약 3,500개는 겹쳐지지 않는다는 것이 밝혀지면서, 아시아인의 유전체 변이가 유럽인이나 아프리카인과는 다르다는 것이 확실하게 증명된 것이다. 이번 서울의대의 연구결과는 앞으로 아시아인의 유전체 변이를 연구하는데 가장 기초적인 자료로 활용될 수 있을 뿐 아니라, 민족별 인종별 유전체 변이 차이가 어느 정도 존재하는가를 밝히는 데에도 큰 기여를 하게 될 전망이다.

서울의대 유전체의학연구소 서정선 소장은 “유전자 복제수 변이는 인간 유전체에서 가장 흔히 존재하는 변이로 질병 감수성을 포함한 사람의 다양한 차이에 영향을 미침에도 불구하고 그 동안 기술적인 한계로 정확한 발굴이 어려웠다” 면서 “이번에 찾아낸 변이 정보는 앞으로 맞춤의학을 실현하는데 필수적인 개인별 유전자 복제수 변이를 저비용, 고효율적으로 찾아내는 데 훌륭한 발판이 될 것” 이라고 설명했다. 또한 서교수는 “민족마다 살아온 환경에 적응한 고유한 유전자 변이를 가지고 있다. 그러나 현재 구미 중심의 유전체 변이 발굴 연구에서는 유럽인과 그 상대 개념으로 아프리카인에 대해 연구를 집중함으로써 상대적으로 세계인구의 절반이 넘는 아시아인의 유전정보 발굴은 미흡했다.”라며 “지난해 네이처에 발표한 한국인 1명의 유전체 전장서열을 및 이번에 완성된 아시아인의 유전자 복제수 변이 지도를 통해 우리 스스로 아시아인의 유전체 변이 정보를 수집할 수 있는 기반이 마련됐다”고 평가하고, “향후 축적된 연구결과를 데이터베이스화 하여 개인별 맞춤의학에 활용하겠다”고 덧붙였다.

한편, 이번 연구를 통해 발굴된 유전자 복제수 변이를 이용하여 일반인의 유전체에 존재하는 복제수 변이를 효율적이고 정확하게 판별할 수 있는 정밀하고 표적화된 DNA칩 개발에 성공함에 따라 ㈜마크로젠이 개발된 DNA칩의 상용화 및 이를 이용한 유전자진단 서비스 등 사업화를 추진할 계획이다.

황보영기자