서울대학교병원 임상유전체의학과 문장섭 교수와 서울의대 생화학교실 배상수 교수 공동 연구팀이 반복서열 확장질환 관련 유전자 부위 56곳을 한 번에 분석하는 진단 기술을 개발했다.
서울대병원에 따르면 기존 검사로 원인을 찾지 못했던 소뇌실조증 환자 37명에게 이 기술을 적용한 결과 12명, 32.4%에서 질병 원인 유전자를 새롭게 확인했다.
반복서열 확장질환은 유전자 속 특정 문자열이 비정상적으로 길게 반복되면서 발생하는 유전질환이다. 짧은 염기서열을 읽는 기존 분석 방식으로는 길게 늘어난 반복서열의 구조와 횟수를 파악하기 어려운 경우가 있다.
연구팀은 유전자 가위 CRISPR-Cas9으로 표적 부위를 선택적으로 절단한 뒤 긴 DNA를 직접 읽는 나노포어 시퀀싱 기법 ‘nCATS’를 최적화했다. 여기에 반복서열 패턴을 자동 판독하고 시각화하는 자체 소프트웨어 ‘STRiker’를 결합했다.
환자 혈액에서 얻은 DNA 5㎍을 사용하며, DNA 추출 2시간, 라이브러리 제작 5시간, 시퀀싱 18시간 등 약 25시간이 걸린다. 이후 전산 분석은 수 분 내 추가로 완료되는 방식이다.
새로 진단된 환자의 원인 유전자는 FGF14 4명, ATXN8OS·NOP56·RFC1 각 2명, PRNP·NOTCH2NLC 각 1명이었다. 이들 12명은 증상 시작부터 유전적 확진까지 평균 8.9년이 걸렸다. 가족 검사에서는 5개 가족의 친척 6명에서도 반복서열 확장이 확인됐다.
또한 유전자를 인위적으로 증폭하지 않고 읽기 때문에 DNA 메틸화 상태도 함께 분석할 수 있다. 연구팀은 NOTCH2NLC 반복서열 확장 가계에서 반복 길이와 메틸화 상태를 함께 살펴볼 필요성을 제시했다.
연구 결과는 국제학술지 ‘Advanced Science’에 게재됐다. 병원은 소뇌실조증을 비롯한 반복서열 확장질환의 원인 규명과 신속한 진단에 활용될 가능성을 기대했다.
