서울대병원 임상유전체의학과 문장섭 교수와 서울의대 생화학교실 배상수 교수 공동 연구팀이 반복서열 확장질환 진단 기술을 개발했다고 17일 밝혔다.

연구팀은 유전자 가위(CRISPR-Cas9)와 3세대 나노포어 시퀀싱을 결합한 ‘nCATS’ 기법을 최적화했다. 여기에 자체 개발한 소프트웨어 ‘STRiker’를 적용해 유전자 56곳을 한 번에 분석하는 플랫폼을 완성했다.

이 기술은 환자 혈액에서 추출한 DNA 5㎍으로 검사가 가능하다. DNA 추출(2시간), 라이브러리 제작(5시간), 시퀀싱(18시간) 과정을 거쳐 총 25시간이 소요된다. 이후 전산 분석은 수 분 만에 완료된다. 기존 검사로는 반복서열의 길이와 횟수를 정확히 확인하기 어려워 진단에 평균 8.9년이 걸렸으나, 이 기술 도입으로 진단 기간이 크게 단축됐다.

연구팀은 기존 최신 유전자 검사로도 원인을 찾지 못했던 소뇌실조증 환자 37명에게 해당 플랫폼을 적용했다. 그 결과 전체 환자의 32.4%인 12명에서 질병 원인 유전자를 찾아냈다.

구체적으로 FGF14에서 4명, ATXN8OS·NOP56·RFC1에서 각 2명, PRNP·NOTCH2NLC에서 각 1명의 반복서열 확장이 확인됐다. 이 중 PRNP 반복 확장은 아시아인에서 처음 보고된 사례다. 나머지 25명은 원인이 확인되지 않아 추가 연구가 필요하다.

연구진은 진단된 환자의 가족을 대상으로 추가 검사를 시행해 5개 가족, 6명의 친척에서도 동일한 유전자 이상을 규명했다.

또한 이 기술은 유전자를 복제하지 않고 원형 그대로 읽어내 DNA 메틸화 상태까지 분석할 수 있다. 연구팀은 NOTCH2NLC 유전자 두 가계를 분석해 반복 길이가 길어졌지만 메틸화가 함께 늘어 자녀에게서는 증상이 나타나지 않는 현상을 확인했다.

문장섭 교수는 “미진단 소뇌실조증 등 반복서열 확장질환 환자들에게 새로운 진단 기회를 제공한 연구”라며 “앞으로 많은 환자가 신속하고 정확한 진단을 받을 수 있기를 기대한다”고 말했다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘어드밴스드 사이언스(Advanced Science)’ 최신호에 게재됐다.

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