모자이크 돌연변이 검출 분석법 개발, 정밀의료의 새로운 이정표 제시

※ 연세대학교 김상우 교수 연구팀, 난해한 모자이크 돌연변이 검출을 위한 국제 가이드라인 발표

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국내 연구진이 그동안 유전자 분야에서 밝혀내지 못했던 모자이크 돌연변이(Mosaic mutation)* 검출 방법의 국제적 가이드라인을 네이처 메소드(Nature methods) 지에 발표해, 정밀의료 실현의 이정표를 제시하였다.

* 모자이크 돌연변이: 부모로부터 유전되지 않고, 수정란 또는 태아 시기에 발생하는 돌연변이로서 몸 여러 곳에 불규칙하게 퍼져 다양한 암 및 유전질환을 유발함

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한국보건산업진흥원(원장 차순도, 이하 진흥원)은 연세대학교 의과대학 김상우 교수 연구팀이 몸 안에 불규칙하게 존재하는 모자이크 돌연변이를 정확하게 찾아내는 분석 방법 개발에 성공했다”고 밝혔다. 이번 연구를 통해, 모자이크 변이 검출 결과로 특정 질환의 병인 유전자를 정확히 밝혀냄으로써, 정밀의료 실현에 한 발짝 더 다가설 수 있게 되었다.

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모자이크 돌연변이(Mosaic mutation)는 부모로부터 유전되지 않고 발현되는 유전자 돌연변이로서, 1세대 유전질환을 비롯한 각종 뇌·신경질환, 암 질환, 신체 노화 등 다양한 질환의 원인이 된다. 그러나 모자이크 변이를 찾는 것은 매우 어려운데, 그 이유는 1%에도 못 미칠 정도로 미세하게 존재하는 모자이크 변이가 몸 안의 어느 곳에서 어떤 형태로 퍼져 있는지 알 수 없기 때문이다.

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몸 속의 모자이크 변이를 정확하게 찾아내기 위해 연구진은 세계 최초로 모자이크 돌연변이 검사가 가능한 물질을 제작 하였으며, 현재 사용되고 있는 11가지 검출법의 정확도와 적합성을 평가하였다. 연구진은 평가 결과 돌연변이의 빈도와 형태에 따라 사용해야 할 최적의 활용법과 조합을 개발하였고, 이를 통해 기존 대비 약 30% 이상 정확성을 끌어올렸다. 또한, 개발한 분석 방법을 적용한 검사 결과 자폐증, 조현병 및 뇌전증 환자의 체내 모자이크 변이를 더욱 정확히 찾아낼 수 있음을 입증하였다.

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본 연구의 제1저자인 하유진 박사는 “다양한 질병을 유발하는 모자이크 변이를 높은 정확도로 찾아내는 연구결과가 도출되어 기쁘고, 국내 연구진의 연구성과가 세계적인 수준으로 올라선 것에 감회가 새롭다”라고 소감을 밝혔다. 김상우 교수는 “정확한 모자이크 변이의 검출을 통해 인체의 발달과 노화에 대한 심도 있는 탐색이 가능해질 것”이라고 말하고, “이전까지 유전적 원인을 알 수 없던 많은 질병 치료에 더욱 정확한 유전자 정밀의료를 적용할 수 있도록 기여하겠다”라고 포부를 밝혔다.

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이번 연구는 치매극복연구개발사업단 및 보건복지부 바이오메디컬 글로벌 인재양성 사업의 지원을 통해 수행되었으며, 세계적 과학 학술지인 ‘네이처 메소드(Nature Methods)’지에 10월 12일자로 게재됐다.

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※ 게재 논문 정보

- 저널명: Nature Methods (IF 47.99)

- 논문명: Comprehensive benchmarking and guidelines of mosaic variant calling strategies

- 저자정보: (제1저자) 하유진 박사 (연세대학교 의과대학 의생명시스템정보학교실)

(교신저자) 김상우 교수 (연세대학교 의과대학 의생명시스템정보학교실)

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<자료 문의> 연세대학교 의과대학 김상우 교수 (02-2228-2589)

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※ 주요 연구내용

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1. 연구의 필요성

인체를 이루고 있는 유전자에는 내·외부적 요인으로 인해 끊임없이 돌연변이가 발생하고, 이는 암, 뇌질환, 소아 발달장애 등 다양한 질환의 유전적 원인으로 작용한다.

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특히, 부모에게 유전되지 않고 인체의 일부에만 존재하는 돌연변이를 모자이크 변이라 하며, 극히 일부의 세포에만 존재함에도 불구하고 여러 질환과 연관되어 있음이 밝혀진 바 있다.

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그러나 모자이크 돌연변이는 검출 과정에 기술적인 어려움이 산재하며, 낮은 존재 비율로 인해 검출이 매우 어려워 질병의 원인이 되는 돌연변이를 밝혀내는데 큰 한계점이 있어왔다.

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2. 연구내용

본 연구팀은 최초로 모자이크 돌연변이를 모사하는 표준물질을 제작해 양질의 모자이크 변이 양성 대조군과 이와 구분되는 풍부한 음성 대조군의 단일 뉴클레오타이드 및 삽입-삭제 돌연변이를 제작하였다.

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이를 기반으로, 현재 사용되고 있지만 성능의 정확성이 잘 알려지지 않았던 11개의 최첨단 검출법을 다각도로 평가하였고, 나아가 더 정확한 돌연변이 검출을 위한 새로운 방안들을 제시하여 그 우수성을 입증하였다.

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본 분석을 통해 연구자들에게 그동안 검출하기 어려웠던 모자이크 돌연변이 분석에 깊은 통찰력을 제시하였고, 더욱 발전된 검출 성능 확보를 통해 다양한 분야에서 정확한 돌연변이 관련 연구가 가능해지게 되었다.

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3. 기대효과

정확한 모자이크 변이의 검출은 인간의 발달 및 노화에 대한 심도 있는 탐색을 가능케 하며, 여러 질환의 병인으로 작용하는 유전자를 밝혀내어 정밀의료 산업에 매우 중요한 밑거름이 될 수 있을 것이라고 기대한다.