기존 게놈분석으로 밝혀지지 않았던 유전변이 질환까지도 설명 가능

한국과 미국 공동연구진이 게놈의 위치와 형태까지 파악할 수 있는 3차원 지도를 만들어 2만 7000여개에 이르는 유전변이 질환을 예측할 수 있게 됐다.

미국 루드윅 암연구소와 카이스트 생명과학과 공동연구팀은 인체 27개 부위 조직의 3차원 게놈 지도를 해독해 치매, 심혈관 질환 등 2만 7000여 종에 이르는 복합질환 관련 유전변이 기능을 예측할 수 있게 됐다고 24일 밝혔다. 이번 연구결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘네이처 제네틱스’에 실렸다.

과학기술과 의학이 발달하면서 알츠하이머, 파킨슨병, 자가면역질환의 원인을 찾아내려는 시도도 다양해지면서 관련 질환을 일으키는 중요한 유전변이들이 발견되고 있지만 모든 기능을 밝혀내는데는 여전히 한계에 부딪치고 있다. 특히 여전히 불치병의 영역에 남아있는 이들 질병의 유전적 변이는 DNA가 단백질을 만들지 않는 비전사 지역에 위치해있기 때문에 기존의 1차원적 DNA 염기서열 분석으로는 질병에 대해 완전히 이해하기란 쉽지 않다. 이 때문에 핵이라는 3차원 공간 안에 존재하는 게놈들이 공간상에서 상호작용을 하는 3차원 게놈 구조를 연구한다면 비전사 지역에 존재하는 유전변이까지 파악할 수 있기 때문에 많은 연구자들이 주목하고 있다.

3차원 게놈 구조 연구는 몇 가지 종류의 세포주에만 국한돼 분석돼 있으며 질환과 직접 연관이 있는 각 인체 조직을 표적으로 한 게놈 3차 구조는 밝혀지지 않았다.

연구팀은 인체 내 27개 조직을 대상으로 게놈 3차원 구조를 규명하기 위해 ‘표적 염색질 3차 구조 포착법’이라는 새로운 실험기법을 활용해 3차원 게놈 지도를 만들었다. 그 결과 인간 게놈에 존재하는 90만개에 이르는 3차원 게놈 염색질 고리 구조를 찾아내고 이들 중 상당수가 각 인체조직에서 특이적으로 존재한다는 사실도 밝혀냈다.

또 연구팀은 이번 발견을 기반으로 지금까지 기능이 명확하게 정의되지 않았던 2만 7000여 개 이상의 질환 연관 유전변이들의 기능을 예측하고 설명해내는데 성공했다.

정인경 카이스트 교수는 “이번 연구는 복합 질환의 메커니즘 규명을 위해 비전사 게놈의 중요성을 강조하고 다수의 중요 유전변이를 3차원 게놈 구조 해독을 통해 규명 가능하다는 것을 보여줬다는데 의미가 크다”라며 “퇴행성 뇌질환을 포함해 다양한 복합 질환의 새로운 메커니즘과 치료 표적 발굴에 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr