1116명 유전체로 '숨겨진 DNA' 4억쌍 발견…암 유발 희귀 변이 포착

중국 연구진이 1116명의 유전체 정보를 통합한 대규모 '판게놈(pangenome)'을 구축해 기존에 발견하지 못했던 수억 개의 DNA 염기쌍과 질병 관련 유전 변이를 대거 찾아냈다.

생명과학 전문매체 에이조라이프사이언스(azolifesciences)는 16일(현지시간) 국제학술지 '네이처(Nature)'에 게재된 '1000 중국인 판게놈(1KCP)' 프로젝트 연구 결과를 인용해 이같이 보도했다. 이번 연구는 중국 원저우시 건강검진 코호트에서 모집된 1116명의 유전체 전체를 분석해 이뤄졌다.

판게놈은 여러 개체의 유전 정보를 통합한 참조 유전체다. 단일 참조 유전체로는 놓치기 쉬운 구조 변이(SV)나 직렬 반복(TR) 같은 복잡하고 희귀한 변이를 포착하는 데 유리하다. 연구팀은 기존 단일가닥 참조 유전체 방식의 한계를 극복하기 위해 장기염기서열분석(long-read sequencing) 등 최신 기술을 활용했다.

연구 결과, 1KCP 판게놈은 기존 표준 인간 참조 유전체(GRCh38, CHM13)에는 존재하지 않는 약 4억500만개의 새로운 염기쌍을 포함하는 것으로 나타났다. 이 중 약 2600만개는 유전자나 조절 부위에서 기능적 역할을 할 것으로 예측됐다.

또한 연구팀은 이번 판게놈 자원을 통해 11만530개의 구조 변이, 3500만개의 작은 유전 변이, 48만5575개의 직렬 반복 등을 포함한 방대한 유전 변이 패턴을 확인했다. 특히 구조 변이의 약 3분의 1(33.3%)은 이전에 보고되지 않은 새로운 것으로, 대부분 낮은 대립유전자 빈도를 보여 집단 특이적 변이 분석의 민감도가 향상됐음을 시사했다.

이번 연구는 질병과 관련된 중요한 유전적 단서도 찾아냈다. 연구팀은 유방암과 관련된 'PALB2' 유전자와 골질환과 연관된 'SLC34A3' 유전자 등에서 임상적으로 의미 있는 희귀 유전자 변형 구조 변이를 발견했다. 발현양적형질유전자좌(eQTL) 분석을 통해 복합 변이가 유전자 조절에 미치는 영향도 규명했다.

연구진은 "1KCP 판게놈은 희귀하고 복잡한 변이를 포착해 인간 유전적 다양성을 지도화하는 데 있어 중요한 진전을 이뤘다"며 "향후 유전체 연구와 인구 기반 정밀의료를 발전시키는 확장 가능한 기반을 제공할 것"이라고 밝혔다.