[로이슈 전여송 기자] 서울대병원과 서울의대 연구진이 반복서열(STR) 확장질환 관련 유전자 56곳을 한 번에 분석하는 진단 기술을 개발했다고 17일 발표했다.

서울대병원 임상유전체의학과 문장섭 교수와 서울의대 생화학교실 배상수 교수 공동 연구팀은 기존 유전자 검사로 원인을 찾지 못한 소뇌실조증 환자를 대상으로 해당 기술을 적용해 진단 가능성을 분석했다. 연구에는 이승복 교수와 정찬주·김민정 학생이 공동 제1저자로 참여했다.

반복서열 확장질환은 유전자 속 특정 염기서열이 비정상적으로 반복되면서 발생하는 유전질환군이다. 소뇌실조증 등이 이에 해당하며 현재까지 원인으로 알려진 유전자 부위는 56곳이다. 연구팀에 따르면 이번 연구에서 원인이 확인된 환자들은 증상 발생 후 확진까지 평균 8.9년이 걸렸다.

연구팀은 유전자 가위인 CRISPR-Cas9으로 56개 유전자 부위를 선택적으로 절단하고 3세대 나노포어 시퀀싱으로 긴 염기서열을 읽는 ‘nCATS’ 기법을 최적화했다. 여기에 반복서열 패턴을 자동 판독·시각화하는 자체 소프트웨어 ‘STRiker’를 결합했다.

검사에는 환자 혈액에서 얻은 DNA 5㎍이 필요하다. DNA 추출에 2시간, 라이브러리 제작에 5시간, 시퀀싱에 18시간이 소요돼 총 검사 시간은 25시간이며 이후 STRiker를 이용한 전산 분석은 수 분 안에 완료됐다.

연구팀이 기존 유전자 검사에서 원인을 찾지 못한 소뇌실조증 환자 37명에게 기술을 적용한 결과 12명인 32.4%에서 질병 원인 유전자를 확인했다. FGF14에서 4명, ATXN8OS·NOP56·RFC1에서 각각 2명, PRNP·NOTCH2NLC에서 각각 1명의 반복서열 확장이 확인됐다. 나머지 25명에서는 원인이 확인되지 않았다.

연구팀은 진단된 환자의 가족을 추가 검사해 5개 가족의 친척 6명에서도 같은 유전자 이상을 확인했다. 연구팀에 따르면 이번에 확인된 PRNP 반복 확장은 아시아인에서 처음 보고된 사례다.

해당 기술은 유전자를 별도로 복제·증폭하지 않고 분석해 반복서열과 DNA 메틸화 상태를 함께 확인할 수 있다. 연구팀은 NOTCH2NLC 유전자의 반복서열 확장이 나타난 두 가계를 분석한 결과 어머니에서 자녀로 전달될 때 반복 길이와 메틸화가 함께 증가했지만 자녀에게서는 증상이 나타나지 않은 사례를 확인했다.

연구팀은 이번 연구가 미진단 환자를 대상으로 한 분석 결과로, 소뇌실조증을 포함한 다른 반복서열 확장질환에 대한 적용 가능성을 추가로 연구할 계획이다. 연구 결과는 국제학술지 ‘어드밴스드 사이언스(Advanced Science)’에 게재됐다.

문장섭 교수(임상유전체의학과)는 “그동안 여러 검사를 거치고도 원인을 찾지 못했던 미진단 소뇌실조증 등 반복서열 확장질환 환자들에게 새로운 진단 기회를 제공한 연구”라고 말했다.

전여송 로이슈(lawissue) 기자 arrive71@lawissue.co.kr