인간의 유전자 코드에서 특정 질병에 대한 취약성을 예측할 수 있는 방법은 무엇인가요?
인간 유전자 코드는 어느 정도 분석 및 파악되었을까요? 그리고 유전자 코드를 통해 특정 질병에 취약하다는 정보를 얻을 수 있는지, 예측 가능한지 알고 싶습니다. 가능하다면 특정 질병의 병명 등을 알고 싶습니다.
2003년 처음 발표된 인간 유전체(게놈)의 완전한 염기서열은 실제로는 공백이 많았는데요, 당시 유전체를 구성하는 30억 쌍의 DNA 염기쌍 중 15% 가량을 기술적 한계로 확인하지 못했습니다. 반복되는 염기쌍이 많은 염색체 중심에 있는 ‘동원체’는 상당 부분 알아내지 못했는데요, 그 뒤로도 인간 유전체 프로젝트를 통해 인간 참조 유전체 해독 정보가 구축됐고 자료가 추가됐지만 2019년까지도 8%는 '공백'으로 남았었습니다. 여러 나라의 과학자들이 공동 연구를 통해 마침내 이 공백을 채우는데 성공했는데요, 미국·영국·독일·러시아 4개국 33개 연구기관 과학자 114명으로 구성된 ‘텔로미어 투 텔로미어(T2T)’ 컨소시엄은 국제학술지 ‘사이언스’에 DNA 염기쌍 30억쌍을 완벽히 해독한 인간 유전체 정보를 공개했습니다. 각종 예측유전자검사(predictive gene test)는 가계에 전승되는 잘못된 유전자(fault gene)로 인한 질환을 미리 찾아내는 검사입니다. 변이를 가진 유전자가 정자나 난자 등의 생식세포를 통해 다음 세대로 전달되었을 때, 돌연변이는 모든 체세포에 나타나게 됩니다. 따라서 혈액 검체의 백혈구를 통해서도 돌연변이 유전자를 발견할 수 있습니다. 현재 Tay-Sachs 와 cystic fibrosis라는 질환은 유전자검사를 통한 진단을 내리고 있으며, 그외 amyotrophic lateral sclerosis, 치명적인 유전병인 루게릭병, 중년에 발병하기 시작하여 치매에서 죽음에 이르게 되는 Huntington병 , 몇 가지 유형의 알츠하이머병, 중증의 콜레스테롤혈증, 종양질환 등 많은 질환에서 조기진단을 위한 연구가 활발하게 이루어지고 있습니다.
대규모 인구 집단에서 유전자 변이와 특정 질병간의 상관 관계를 찾아내는 연구를 GWAS (Genome-Wide Association Studies)라 합니다. 연구된 유전자 변이 정보를 바탕으로 특정 변이가 있는 경우 해당 질병에 걸릴 확률이 얼마나 증가하는지 산출해서 개인의 질병 발병 위험을 평가합니다. 예측이 가능한 질병은 암, 유전성 심장질환, 신경퇴행성 질환 등을 알 수 있습니다.
인간 유전체 프로젝트를 통해 인간 유전자 서열이 상당 부분 밝혀졌고, 이를 기반으로 특정 유전자 변이가 질병 발병 위험과 연관되어 있음을 발견할 수 있게 되었습니다. 예를 들어, BRCA1, BRCA2 유전자의 변이는 유방암, 난소암 발병 위험을 크게 높입니다. 또한 헌팅턴 질환은 헌팅턴 유전자의 특정 반복 서열 증가와 연관되어 있고, 낭성 섬유증은 CFTR 유전자의 변이에 의해 발생합니다. 이처럼 유전자 분석을 통해 암, 신경계 질환, 대사 질환 등 다양한 질병에 대한 개인의 유전적 소인을 파악하고 예측할 수 있게 되었습니다.
인간의 유전자 코드를 분석하여 특정 질병에 대한 취약성을 예측하는 방법 중 하나는 유전자 검사를 통한 유전자 변이 분석입니다. 유전자 변이는 특정 질병과 연관된 유전자 변화를 나타내며, 이를 통해 개인이 특정 질병에 취약할 수 있는 가능성을 예측할 수 있습니다.
현재는 유전체 분석 기술이 발전하여 많은 유전자가 연구되고 있으며, 특히 유전체 연구를 통해 다양한 질병과의 연관성이 밝혀지고 있습니다. 예를 들어, 유전자 변이를 통해 알츠하이머병, 당뇨병, 유방암, 암 등 다양한 질병에 대한 취약성을 예측할 수 있습니다.
현재는 유전정보에 따른 질병 발병률에 대한 정보 매칭이 많이 연결되어있는 데이터가 많아 해당 유전정보가 존재하는것을 아는것만으로도 해당 질병에 대한 취약성을 아는것이 가능합니다.
그래서 특정 질병과 연계된 유전자 서열이 있는지 분자진단이나 유전자진단 기법을 사용하여 알아내게 됩니다.
가장 쉬운방법으로 해당 유전자 서열과 결합가능한 상보적인 서열로 되어있는 유전자 서열진단마커를 결합시켜 이 결합된 정도의 수치가 어느정도 올라가는지 확인하게 됩니다.
그렇게해서 일정 수치 이상이 넘어가면 취약유전자가 존재한다고 판단하고, 질병 발병가능성을 파악하게 됩니다.
현재는 이러한 질병 발병가능성 뿐 아니라 탈모나 키, 피부색 등등 외관상의 모습을 추측할 수 있는것도 가능합니다.
예를들어 폐암 유전자의 경우 폐암의 경우 BRAF 돌연변이, ROS1 및 RET 융합 유전자 등등 다양한 유전자 돌연변이 등을 감지하여 폐암 가능성을 알아내거나 이 유전자를 표적할 수 있는 항암제를 개발하고 있기도 합니다.
뚀다른 예시로 BRCA 유전자 돌연변이 가진 여성은 난소암 발병 확률이 27~44%정도 된다고 합니다.인간의 유전자 코드에서 특정 질병에 대한 취약성을 예측하는 방법은 유전자 서열 분석과 유전자 변이 연구를 통해 이루어집니다.
가장 먼저 특정 유전자 변이가 질병과 관련이 있는지 연구합니다. 예를 들어, BRCA1과 BRCA2 유전자의 변이는 유방암과 난소암의 위험성을 증가시키게 됩니다.
유전자칩과 유전체 연관 연구로 이는 수많은 사람들의 유전자 변이와 질병 발병 사이의 상관관계를 찾아내기 위한 것입니다. 또한 특정 질병과 관련된 바이오마커를 찾아내어 질병의 조기 진단이나 예측에 사용하기도 합니다.
현재 인간의 유전자 지도 거의 100퍼센트 완성된 정도까지 이르렀기때문에 이 지도에서 벗어난 코드가 발견되거나 이 지도를 통해서 알게된 기존 유전병들과 비슷한 유전자 서열이 발견되면 실제 발현확률을 계산하게됩니다.
일단 인체를 구성하는 모든세포의 유전자구성이 동일할것으로 가정하고 검사가 시작되며 주로 혈액이나 머리카락, 타액속의 상피세포등이 이러한 것들을 대표합니다.
그래서 수집된 검체들은 분자단위로 분해되고 유전자 상보적 인자를 매칭시켜 해당 인자가 어느정도 존재하는지 파악하게됩니다.
해당 인자가 많을수록 상보결합 및 반응정도가 커지기때문에 검출된 시그널을 보면 해당 문제인자가 어느정도 있는지 가늠이 가능합니다.
예를들어 술을해독하는 능력에 대해서는 해당 효소를 구성하는 단백질에대한 정보를지닌 유전자염기서열에 대한 확인을 하게됩니다.