바이오인

출처 : 생물학연구정보센터(BRIC) 

2017년 국가별 인간 유전체 연구 현황

저자 : 안준용 (UCSF Weill Institute for Neurosciences University of California)

목 차

1. 서론
2. 국가 유전체 프로젝트의 당위성
  2.1 유전학 연구를 위한 타당성
  2.2 질병 연구 및 유전체 의학을 위한 타당성
3. 국가별 유전체 프로젝트 사례
  3.1 아이슬란드
  3.2 네덜란드
  3.3 영국
  3.4 일본
  3.5 미국
  3.6 핀란드
  3.7 스웨덴
  3.8 중국
4. 국가 유전체 프로젝트의 운영과 향후 방향
  4.1 컨소시엄 간 협력과 공유를 통한 분석 수준 향상과 재현성 확보
  4.2 유전체 분석 표준의 필요성
  4.3 데이터 양식(Data modalities)에 대한 고려
5. 결론
6. 참고문헌


1. 서론

지난 10년여 동안, 집단유전학(population genetics)과 유전체학(genomics)의 발전으로 인해, 인간 질병 및 형질에 관한 유전적인 요인을 밝히는 연구가 발전할 수 있었다. 이는 마이크로어레이(microarray) 혹은 차세대 유전체 분석 기술(next generation sequencing) 등의 유전체 기술 진보의 영향도 있었지만, 다양한 연구배경과 주제를 가진 연구자들과 기관들이 협력해 가설을 검정하거나 새로운 모델 혹은 방법론을 제시한 결과이기도 하다. Genome-wide association studies (GWAS)는 심혈관 질환, 비만, 치매, 조현병, 우울증과 같은 질병뿐만 아니라, 키, 체질량 지수, 인지능력과 같은 형질에 기여하는 유전력(heritability)를 산출하고, 연관된 유전 좌위(loci) 및 common variant를 보고했다[1]. Whole exome sequencing (WES)-단백질을 암호화 하는 전사체 부위를 해독하는 유전체 기술-연구는 질병을 일으키거나 질병 및 형질에 대한 penetrance가 높은 rare variant들을 선별할 수 있게 하였다[2].

유전체 데이터의 양과 표본수의 증가, 연구 방향에 관한 상호 이해가 증진되면서, 유전체 연구 컨소시엄 간의 데이터 공유가 활발해졌다. 이로 인해, 인간 유전학에 대한 이론들을 집단 수준에서 검증할 수 있게 되었고, 질병의 유전적 병인(genetic aetiology)에 관한 새로운 가설들을 수립했다. 미국 사이먼즈 재단의 자폐 연구 계획(Simons Foundation Autism Research Inititative)과 미국 국립 정신보건원(The National Institute of Mental Health)의 지원 하에, 2012년 자폐증 환자와 그 가족 1000명 이상의 WES 분석이 이루어졌다[3,5]. 이 연구는 아버지의 나이가 많아짐에 따라 생식세포에서 발생하는 de novo variant의 숫자가 증가하는 양상을 발견하게 된다. 이 결과는 같은 해, 아이슬란드 국가 유전체 프로젝트인 deCODE genetics에서 재현되었다[6]. 마찬가지로, 정신질환 유전체 컨소시엄(Psychiatric Genomics Consortium)은 다섯 가지 정신질환들 - 주의력 결핍 및 과잉 행동 장애(ADHD), 자폐증, 조현병, 우울증, 양극성 장애의 GWAS 연구들의 데이터와 방법론을 공유하였고, 이를 바탕으로 이 질환들과 연관된 유전적 좌위들이 질환 간에 중첩되는 좌위들과 질환간의 상대적인 유전적 기여도를 보고하였다[7]. 이 연구를 통해, 2013년 미국 국립 정신보건원은 기존에 정신질환 진단 시 사용되는 정신 장애 진단 통계 편람 5판(DSM-5)외에, 정신질환의 유전학, 분자생물학적인 증거들을 적극 반영해야 한다는 Research Domain Criteria[8]를 개발하기 시작했다.

인간 유전학에 대한 공동의 노력은 비단 질병 유전체 컨소시엄에만 국한되지 않는다. 다국적 유전체 연구 컨소시움인 1000 Genome Project은 5종류의 인종과 26종류의 세부 인종에 대한 유전체 정보를 제공한다[9]. 이 컨소시엄은 2009년부터 2015년까지, 각 인종별 low coverage (2-4X depth) WGS (whole genome sequencing) 데이터를 단계적으로 공개하기 시작했다. 이를 통해, 연구자들은 인종(Ethnicity 혹은 race)마다 특이적으로 발견되는 변이(예. fixed allele)나 집단 내의 1% 미만의 빈도수로 나타나는 rare variant의 분포를 보고했다[1,10]. 또한 1000 Genome Project 내의 WGS 데이터는 유전적으로 유사한 인종간의 유전형을 추정하는 imputation의 참조 자료로 활용되고 있다. 현재, 여러 국가들은 각 국가를 거주하는 인종에 대한 유전적인 조성 및 특징에 대한 유전체 프로젝트를 진행하고 있고, WGS 데이터의 생산과 분석에 힘쓰고 있다(그림 1).

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