미국 MIT와 하버드의과대학에서 치명적인 것으로 알려진 다섯 가지 질병을 확인할 수 있는 새로운 게놈 분석법을 개발했다. 게놈 분석이란 생명체의 유전적 구조의 게놈 특징을 확인 또는 비교하는 것이다. 새로운 게놈 분석을 통해 유방암과 2형 당뇨병을 포함한 중증의 특정 질병의 발병 위험성을 감지할 수 있게 됐다.
일반 질병을 위한 새로운 게놈 분석
새로 개발된 게놈 분석법에서는 중증 질병의 발병 위험성이 높은 사람을 판단하기 위해 특정한 알고리즘을 사용했다. 연구팀은 이 알고리즘을 개발하기 위해 대규모 전장유전체연관분석법에서 데이터를 수집했다.
이 알고리즘 개발에 적용된 모든 연구는 다섯 가지 질병 ▲심방세동 ▲2형 당뇨병 ▲염증성장질환 ▲유방암 등과 관련이 있다. 즉, 각 질병에 대한 유전적 변인이 관련되어 있다는 의미다.
다음으로, 연구팀은 '다유전자성 위험점수'를 만들어내기 위해 해당 질병을 컴퓨터 알고리즘과 결합하고, 다시 이 알고리즘을 모든 유전적 변인에 대한 정보와 결합했다. 이 점수는 유전적 특징에 따라 질병에 걸릴 가능성을 판단하기 위해 사용할 수 있다.
"전체적인 유전적 변인으로 인해 특정 질병에 취약한 사람이 있다는 것만 알고 있었다. 하지만 이제는 게놈 데이터를 사용해 위험 정도를 측정할 수 있게 됐다. 공중보건 관점에서 인구 중 고위험군 집단을 확인해서 적절한 보호를 제공할 필요가 있다"고 이번 연구의 선임 저자인 세커 캐서리산 박사는 말했다.
컴퓨터 알고리즘의 테스트 및 확인
연구팀은 알고리즘의 성능을 테스트 및 확인하기 위해 최소 40만 명의 정보를 확보하기 위해 UK바이오뱅크에 연락을 취했다. UK바이오뱅크는 영국인 환자에게서 수집한 대규모의 게놈 및 의료 정보를 보유하고 있다. 연구팀은 앞서 언급했던 각각의 질병에 대한 새로운 게놈 분석을 테스트했다.
관상동맥질환의 경우 알고리즘은 게놈의 660만 개 이상의 부위를 집중적으로 분석했다. 그리고 예상 위험을 판단한 후 분석에 참여한 모든 피험자의 8%가량이 다른 사람보다 관상동맥질환에 걸릴 가능성이 세 배 이상 높다는 것을 확인했다. 분석에 따르면, 11%가 다유전자성 위험점수에서 최고점을 받았으며, 0.8%만이 최저점을 받았다.
유방암의 경우 모든 피험자 중 1.5%가량이 다른 사람보다 유방암에 걸릴 가능성이 세 배 이상 높았다. 그리고 다유전자성 위험점수에서 최고점을 받은 사람은 그렇지 않은 사람보다 유방암에 걸릴 확률이 다섯 배 높았다. UK바이오뱅크 모집단 중 약 19% 가량은 최고점을, 반면 4%만이 최저점을 받았다.
연구팀은 이 방법을 사용해 심방세동과 2형 당뇨병, 염증성장질환도 분석했다.
다유전자성 위험점수란 무엇인가?
다유전자성 위험점수(PRS)란 다중 유전자 위치와 해당 사람의 체중을 근거로 산정한 점수다. 과학자들은 보통 동물과 식물, 행동 유전학의 유전적 구조를 이해하기 위해 이 시스템을 사용한다.
2018년 2월, 미시간대학의 연구팀은 다유전자성 위험점수, PRS를 사용해 여러 가지 종양의 속성과 비종양 진단을 감지할 수 있었다. 그들은 ICD9 기반 전자건강기록을 보유한 2만8,260명의 유전자형 환자를 모집했다. 피험자 중 47.7%가량은 연구 전 또는 연구 초에 암 병력이 있었다.
연구팀은 암과 관련된 12가지 속성을 PRS로 계산했다. 이 속성은 유방암과 전립선암, 피부암, 결장암, 비호지킨림프종 같은 여러 유형의 암과 관련이 있었다. 그리고 연구팀은 특정한 암 유형과 여러 질병 간의 광범위한 연관성을 추적 조사할 수 있었다.
예를 들어 연구팀은 갑상선암 PRS가 높은 환자들은 갑상선기능저하증의 PRS가 낮다는 것을 확인할 수 있었다. 반면, 편평상피암에 대한 PRS가 높은 피험자는 광선각화증의 PRS도 높았다.
"데이터베이스를 통해 PRS 데이터와 질병, 암 환자의 경과 간의 일시적 연관성을 연구할 수 있는 기회를 가지게 됐다"고 미시간대학의 라스 G. 프리치 박사는 말했다.
의료에서의 PRS의 목적
하버드대학 및 MIT 연구팀은 게놈 특성을 근거로 한 질병을 예측할 수 있는 PRS의 가능성을 임상 치료에도 적용할 것을 고려하고 있다. 임상의가 이 방법을 사용할 경우 질병과 유전적 요인이 관련이 있다는 것을 쉽게 알 수 있을 것으로 보인다.
PRS 검사 방법은 유전 질환의 위험이 있는 사람들에게 건강 지침서가 될 수 있을 것으로 기대를 모은다.
[메디컬리포트=김성은 기자]