정상 인체 세포 돌연변이 발생 지도 완성

동일 전신 인체서 발생하는 돌연변이를 시공간적으로 분석 질환 발생 예측, 조기 진단, 맞춤형 치료 전략 개발 등에 기여

 인체에 체세포 돌연변이가 발생하는 양상을 담은 지도가 나왔다.

 연세대학교 의과대학 해부학교실 오지원 교수 연구팀이 정상 인체에서 노화와 질병 원인인 체세포 돌연변이가 생기는 분포와 과정을 확인할 수 있는 지도를 개발했다고 3일에 밝혔다.

 생애 전반에 걸쳐 체세포 돌연변이(somatic mutation)는 지속해서 축적된다. 이러한 돌연변이는 노화뿐만 아니라 암, 심혈관질환, 신경질환 등 다양한 질병의 원인이다.

 지금까지는 인체 각 조직별로 돌연변이의 분포, 양상, 빈도를 체계적으로 분석한 연구가 부족했다. 체세포 유전체 연구가 암 조직이나 수술 잔여 조직 중심으로 이뤄질 수 밖에 없었기 때문이다.

 연구팀은 비질환 성인 시신(post-mortem donors)으로부터 뇌, 심장, 폐, 간, 대장, 피부, 혈액, 생식샘 등 19개 전신 조직을 얻어 사망 후 24시간 이내 신속 부검(rapid autopsy) 방식으로 수집해 분석했다.

 또 조직 분석에는 기존보다 수백배 민감한 ‘이중가닥 시퀀싱(Duplex Sequencing)’, ‘단일세포 유전체학(Single-cell Genomics)’ 등 최신 기법을 적용했다. 이중가닥 시퀀싱이란 DNA의 양쪽 가닥(이중 나선)을 모두 시퀀싱한 뒤, 두 가닥 모두에서 동일하게 나타나는 변이만 분석하는 기술이다.

 이렇게 수집한 신체 유전체를 정밀 분석해 체세포 돌연변이가 생기는 패턴의 시공간적 특성을 밝혔다. 정상 인체 조직 내 극미량만 존재하는 체세포 돌연변이를 포착할 수 있었고 시간이 지나면서 하나의 세포가 반복적으로 분열하면서 수적으로 확장하는 ‘클론 확장(clonal expansion)’도 분석했다.

 이번 지도는 질환자가 아닌 건강한 인체에서 발생하는 돌연변이를 관찰할 수 있다는 점이 특징이다. 비질환 신체를 기준 삼았다는 점에서 다양한 질환이 발생하는 원인과 과정을 규명하는데 기준으로 삼을 수 있다.

 오지원 교수는 “이번에 생산한 대규모 데이터는 국제 데이터베이스 시스템을 통해 전세계 연구자들이 사용할 수 있도록 오픈할 예정”이라며 “미세한 돌연변이 데이터를 분석하면 노화와 심장병, 치매 같은 다양한 질환을 연구하는데 단서가 될 수 있을 것”이라고 말했다.

이번 연구 결과는 국제학술지 네이처(IF 48.5)에 게재됐다. 또 미국 국립보건원(NIH) 주도의 글로벌 협력 프로젝트(SMaHT, Somatic Mosaicism across Human Tissues) 일환으로 오지원 교수는 공동교신저자로 논문 작성에 참여했다.