바이오인

출처 : 생물학연구정보센터(BRIC) 

혈액과 타액 속 유전정보를 이용한 진단기술 개발 동향

저자 : 황인성 (인솔㈜ 기업부설연구소)

요약문

최근 의료 행위는 질병의 치료보다 조기진단이나 현장진단과 같은 체외진단을 통한 질병의 예방과 관리에 중점을 두고 있다. 특정 질병과 연관된 여러 가지 생체정보가 혈액이나 타액을 포함하는 일련의 체액에 존재하는 것으로 밝혀지면서 비교적 채취가 간편한 체액을 이용하는 체외진단 기술이 급속도로 발전하고 있다. 특히 획기적인 차세대 유전체 염기서열 분석법이 속속 개발되는 동안, 혈액과 타액에 존재하는 유전정보를 해석하는 여러 분석 방법이 제안되었고, 이를 이용한 다양한 진단기술이 개발되었다. 타액은 가장 얻기 쉬운 검체로써 이를 통해 얻어진 인간 유전체의 염기서열을 분석해 각종 질병의 발병을 예측하거나 맞춤형 제약/건강 정보를 제공하는 유전정보 서비스와 타액에서 발견되는 각종 핵산의 유전정보를 통해 질병을 간편하게 진단하는 기술들이 등장할 것으로 예상된다. 본 총설에서는 혈액과 타액 속 유전정보의 종류를 알아보고 이들의 형태에 따른 각종 체외진단 기술의 개발 동향과 전망을 다루고자 한다.

[목 차]

1. 서론
2. 본론
  2.1 혈류 순환 핵산(CNA)
    2.1.1 비세포성 DNA (cfDNA)
    2.1.2 메신저 RNA (mRNA)
    2.1.3 마이크로 RNA (miRNA)
    2.1.4 LncRNA와 circular RNA (circRNA)
   2.2 세포외소포체(EV)
   2.3 타액을 이용한 진단
3. 결론과 전망
4. 용어설명
5. 참고문헌

1. 서론

21세기 인류는 나노과학, 생명과학, 정보통신의 융합적인 발전으로 인해 생체의 유전체 정보를 쉽고 빠르게 얻을 수 있고, 이전에는 검출할 수 없었던 다량의 바이오마커를 체액에서 검출할 수 있는 시대를 살고 있다. 이처럼 진단 기술이 발전함에 따라 진단치료(theragnosis), 정밀의료(precision medicine), 현장진단(point-of-care test, POCT), 그리고 분자진단(molecular diagnosis)과 관련된 체외진단법(in vitro diagnostics, IVD) 관련 분야가 급속도로 발전하게 되었다. 자연적으로 의료 서비스는 치료(cure) 중심에서 관리(care)와 예방(prevention) 중심으로 이동하고 있으며, 예방을 위해 조기진단(early diagnosis)의 필요성이 대두되고 있다.

기존의 조직검사(tissue biopsy, 조직생검)는 침습형(invasive) 방법으로 발병한 후에야 검체를 확보할 수 있고, 검체 보관이 어려우며, 환자의 의료비 부담을 증가시키고, 검사 후유증으로 다른 질병이 유발될 가능성이 있다[1]. 또한 같은 종양의 다른 부위에서 나타나는 유전적 이질성(intratumoral heterogeneity)이나, 전이된 종양의 이질성(intermetastatic heterogeneity) 때문에 종양에 대한 정보가 제한적일 수밖에 없다[2]. 따라서, 저침습형(less-invasive) 또는 최소침습형인(minimally invasive) 체액검사(liquid biopsy, 체액생검)를 통해 조직검사의 부작용을 피하는 동시에 분자생물학적 종양 이질성(tumor heterogeneity)을 추적할 필요가 있다[3]. 특히 체액검사는 이미 발병한 환자의 치료 경과를 주기적으로 관찰하는데 유리하며, 발병하지 않은 잠재적 환자를 대상으로도 조기 진단이 가능하다는 장점이 있다.

전통적으로 조기진단은 최소침습형인 혈액검사를 통해 이루어지지만 최근 오줌이나 타액을 이용한 비침습형(non-invasive) 진단법이 새롭게 주목을 받고 있다. 혈액이나 타액에 포함된 다양한 바이오마커(biomarker, 생체표지)들 중 DNA나 RNA와 같은 분자를 검출하는 분자진단법을 통해 각종 감염질환, 종양, 유전질환을 검사할 수 있다. 혈액 속에는 엑소좀(exosome)/미세소포체 (microvesicle)와 같은 세포외소포체(extracellular vesicle, EV)[5]를 비롯해 비세포 DNA (cell-free DNA, cfDNA)[6], 세포외 RNA (exRNA: 마이크로 RNA (miRNA)[7, 8], 메신저 RNA (mRNA)[9], long noncoding RNA (lncRNA)[10]) 등 다양한 형태의 순환핵산(circulating nucleic acid, CNA)이 존재하는데(그림 1), cfDNA 중 암세포로부터 유래한 순환종양 DNA (circulating tumor DNA, ctDNA)는 순환종양세포(circulating tumor cells, CTCs)와 더불어 암의 조기진단과 예후 판별에 유용하게 이용되고 있다[6]. 특히 ctDNA가 검출된 환자라도 CTC가 검출되지 않는 경우가 많아 ctDNA의 중요성이 부각되고 있다. 또한 혈류에는 EBV, HPV, HBV 등 바이러스에서 유래한 CNA가 존재하기도 하는데, 바이러스 감염에 의한 각종 암의 발병과 연관되어 있다[11].

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