서울의대 유전체의학연구소, 한국인 18명 게놈 950만개 이상 DNA 변이 보고
질병정복 위한 유전체 연구 새로운 방향성 제시...<네이처 제네틱스> 발표
기존의 DNA 서열 분석만으로는 알 수 없었던, RNA 자체 서열 변이(Transcriptional Base Modification,TBM)가 대규모로 존재한다는 사실이 최초로 밝혀졌다.
차세대 초고속 유전체 서열 분석을 통해 이루어진 이 논문은 ▲동일인에 대해 DNA와 RNA 서열을 동시에 분석했다는 점 ▲단일 민족을 대상으로 하는 사상 최대규모의 개인 유전체 분석 결과라는 점에서 기존의 연구와 차별성을 보이고 있다.
이번 논문이 <네이처 제네틱스>의 주목을 받은 가장 중요한 이유의 하나는 단순 DNA 서열 중심인 기존의 유전체 논문에서 진일보해 RNA 서열 분석을 추가함으로써 유전자의 발현과 그 기능적 측면까지 밝혀냈다는 점이다. 이를 통해 DNA의 염기서열이 RNA로 똑같이 전사되는 것이 아니라, 전사되는 과정에서 염기가 바뀜으로써 DNA에 없던 변이가 RNA에 새로 생기는 현상이 광범위하게 존재한다는 것이다.
기존의 연구에서 이러한 변이의 존재가 일부 보고되기는 했으나, 모든 염기로의 변환이 다 가능하며 최소 1800개 이상 존재한다는 것이 최초로 밝혀진 것이다.
또 ▲RNA 서열분석을 통해 상동염색체에 존재하는 한 쌍의 유전자 가운데 한 쪽이 더 우선적으로 발현되는 '비대칭 발현(allele-specific expression)' ▲기존에 알려진 모든 유전자 데이터베이스와 비교해도 전혀 겹치지 않는 새로운 유전자 후보 ▲남녀에 따라 유전자 발현이 달라지는 X염색체 상의 유전자 등 새로운 발견이 대거 쏟아짐에 따라 향후 RNA 서열 분석이 유전체 연구의 중요한 핵심 기술로 등장할 전망이다.
지금까지는 DNA 연구를 통해 특정 변이의 존재를 밝히는 것 만으로도 인간의 특성과 질병의 대부분이 설명될 수 있을 것으로 믿어졌으나, 이번 연구를 통해 DNA에 존재하지 않는 변이가 RNA에서 생기거나 DNA에 존재하는 변이도 RNA로 발현되지 않을 수 있다는 것이 밝혀진 점을 고려한다면, RNA 서열 분석이 향후 인간유전체 연구의 필수 요소가 될 수 밖에 없기 때문이다.
또 이번 연구는, 단일 민족을 대상으로 하는 최대규모의 고해상도 게놈 분석을 마무리했다는 점에서도 획기적인 것으로 평가되고 있다. 고해상도로 분석된 유전체는 한국은 물론 세계적으로도 매우 큰 규모로, 양적 측면에서 세계 최대 수준의 유전체 서열 정보를 보고함으로써 유전학 연구의 귀중한 기초 자료를 학계에 제공하는 한편 한국인유전체 정보가 국제적으로 활발히 연구될 수 있는 계기를 마련하게 됐다.
현재까지 인간 유전체 연구는 주로 네 민족(CEPH 유럽인·요루바 아프리카인·중국인·일본인)의 유전체를 대상으로 이루어져 왔으며 한국인은 포함되지 못했다. 하지만 이번 연구를 통해 한국인의 정밀한 유전체 정보가 대량으로 보고됨으로써 한국인의 유전체가 본격적으로 연구되는 계기를 맞게 됐다.
한편 이번 논문에서는 한국인 18명의 게놈 분석을 통해 950만개 이상의 게놈 변이를 밝혔는데, 이 가운데 220만개 이상이 기존의 연구에서 한번도 발견되지 않은 새로운 것이었다. 현재까지 인류 전체에서 발견된 게놈 변이가 약 3000만개라는 점을 감안하면 한국인 18명 연구를 통해 발굴된 변이는 상당한 양이라고 볼 수 있다.
또 지금까지 한 사람씩 게놈 분석 연구를 수행할 경우 새로운 변이를 발견하더라도 개인에게서만 나타나는 것인지, 민족 또는 인종 특이적인 것인지 알아내는데 한계가 있었다. 하지만 이번 연구는 한국인이라는 단일 민족만으로 18명의 게놈을 분석함으로써 이를 구별할 수 있게 됐다.
이번 연구 결과에 따르면 새로 발견한 220만개의 변이 가운데 약 120만개는 한국인에서 최소 10% 이상 존재하는 것으로 나타났다. 이렇게 흔하게 존재함에도 불구하고 기존의 다른 민족을 대상으로 한 연구에서 한번도 보고되지 않았다는 것은 이러한 변이와 한국인의 유전적 특성과의 밀접한 관련을 의미한다.
서정선 서울의대 유전체의학연구소장은 "민족마다 대대로 살아온 환경에 따라 이에 적응하기 위한 고유한 유전자 변이를 갖고 있다"며 "이번 논문은 유럽인과 다른 한민족의 유전체 변이를 체계적으로 정리하고, 유럽인 중심의 기존 질병 유전자 발굴 연구 방법론의 한계를 지적한 점에서 큰 의의가 있다"고 설명했다.
또 "정확한 결과를 얻기 위해 이제 각 민족의 질병 유전자 연구는 그 민족의 유전체 정보를 통해 이루어져야 한다"고 강조하며, "이것이 세계 인구의 절반 이상을 차지하는 아시아인의 유전체 연구가 먼저 이루어져야 하는 이유"라고 덧붙였다.
한편 아시아인 유전체 다양성 프로젝트는 앞으로 더 확장돼 2012년까지 약 1000명의 아시아인 유전체를 분석할 계획이다. 유전체의학연구소-마크로젠 공동연구팀은 이같은 아시아인 유전체 정보를 데이터베이스화(http://tiara.gmi.ac.kr)해 공개하고 있으며, 이를 통한 개인별 맞춤의학의 기반을 지속적으로 구축해 갈 계획이라고 밝혔다.
서울의대 유전체의학 연구소와 차세대 게놈분석 선도기업인 ㈜마크로젠 생명과학연구소는 2009년 한국인 남성 전장 유전체 서열에 대한 논문을 <네이처(Nature)>에, 2010년 아시아인 30명의 유전자 복제수 변이지도를 <네이처 제네틱스>에 발표하는 등 3년 연속 유전체 분야에서 중요한 발전을 이룩함으로써 참여 연구그룹은 물론 한국의 유전체분야 학문적 역량과 기술력을 세계 최고 수준으로 인정받게 됐다.
