이전의 포스팅에서 무세포 태아 DNA 측정에 관한 내용을 소개 드리면서, 대량 병렬 시퀀싱(Massive Parallel Sequencing, MPS)에 대한 언급이 있었습니다. MPS의 방식이 도입됨에 따라 DNA 염기서열 정보를 빠른 속도로 얻는 것이 가능 해졌습니다. 최근 많은 바이오 업체들이 이와 같은 MPS 방법을 포함하는 차세대 염기서열분석을 통한 다양한 질병 진단 기술을 개발하고 있으며 해당 업체가 주목 받고 있다는 기사를 자주 접할 수 있습니다.

 

<관련기사>


NGS기반 유전자검사 '제도권' 진입…암 진단 첫걸음 

 http://www.dailypharm.com/News/223791


랩지노믹스, 가천대 길병원과 NGS 암 패널 검사 수탁계약 http://www.biospectator.com/view/news_view.php?varAtcId=3351


써모피셔, NGS 비소세포폐암 동반진단 3 FDA 허가 

http://www.biospectator.com/view/news_view.php?varAtcId=3487


아마존-마이크로소프트가 주목한 NGS 유전체 분석 

http://www.dailypharm.com/Users/News/NewsView.html?ID=227174&dpsearch=ngs


엔젠바이오, NGS 유방암 검사 'CE-IVD’ 획득 

http://www.biospectator.com/view/news_view.php?varAtcId=3514

 

이에 따라 NGS 기술을 개략적으로 살펴보고, 해당 기술의 적용 및 임상활용에 있어 문제점 등에 대하여 간략히 소개 드리고자 합니다.

1. 차세대 염기서열분석(Next generation Sequencing, NGS)이란

 

시퀀싱이라고 불리우는 염기서열분석은 생물개체의 유전정보를 갖고 있는 DNA의 서열을 밝히는 과정을 의미합니다.

 

전통적인 방법인 생거시퀀싱(Sanger Sequencing)의 방법은 DNA합성기작을 기초로 하여 ddNTP(dideoxynucleoside triphosphate)를 이용한 Chain Termination기술로서 이렇게 중합반응이 중단된 DNA 조각들에 대한 전기영동을 거쳐 염기서열을 결정하는 방법입니다. 전통적인 방법을 위해서는 DNA의 라이브러리를 구축하기 위한 클로닝 과정을 거쳐야 하므로 많은 시간과 자금이 소요되는 단점이 있습니다.

 

NGS는 라이브러리 구축 및 클로닝 과정을 거치지 아니하고 PCR(Polymerase Chain Reaction)로서 바로 증폭하여 주형(Template) DNA의 클론을 얻는 클론 증폭(Clone amplification) 과정을 거치면서 획기적으로 시간을 단축하였고, 대량 병렬 방식(Massively parallel)을 도입하여 동시에 수십만 개의 클론을 취급할 수 있도록 하여 효율을 향상 시키는 것은 물론 전기영동과정을 제거하고 주형 DNA의 서열정보를 바로 읽는 새로운 방법입니다.

 

전통적인 생거시퀀싱을 인간게놈프로젝트는 30억 염기서열을 해독하는 데 약 13년간 30억달러의 비용이 투입되었습니다. 그러나 현재의 NGS 기술을 이용하면, 인간 유전체서열을 해독하는 데 10,000달러 이내로 2주내에 가능합니다. NGS기술은 한 번에 대량의 염기서열을 해독함으로써, 시간과 비용을 획기적으로 줄일 수 있는 핵심기술에 해당합니다.

 

2. NGS를 통한 유전정보의 수집 및 활용

NGS는 단시간에 많은 시퀀싱을 수행하는 기술로서, 이를 통해 짧은 시간에 DNA 염기서열정보를 축적할 수 있습니다.

 

앞서 언급한 인간 게놈프로젝트와 같이 한 종(, species)의 일반적 염기서열의 정보를 통하여 생물학적 연구 및 진화학적 연구로의 활용함과 병행하여, 많은 연구실 혹은 회사는 침습적이지 않은 방법으로 개인의 유전자 정보를 확보하여 분석함으로 활용하는 기술이 개발되었거나, 현재 개발 중에 있습니다. 많은 활용 분야 중에서도 개인의 유전자 정보를 활용에 가장 중요한 부분은 분자진단검사 및 임상의학 분야라고 할 것입니다..

 

기존의 시퀀싱 기술로는 분석 시간 및 비용의 문제로 특정 질환에 특이적인 소수의 유전자 검사만이 수행되었으며, 그 정확도 역시 낮았으나, NGS의 발전으로 하나의 샘플에서 다양한 질병 관련 유전자들을 동시에 분석할 수 있게 되어 유전체 분석을 통한 검사 및 분자단위의 진단이 본격적으로 시작될 것입니다.

 

분자단위의 진단의 대표적인 예로서는 이전 블로그에서 소개한 cffDNA 측정을 통하여 모체내 태아의 유전질환 등을 조기 진단, 소량의 샘플을 통하여 유전성 암의 진단 및 체내의 감염성 질환의 유전적 변이를 진단이 있습니다.

 

발전하는 NGS 기술에 대응하기 위하여, 식품의약품안전처는 2016. 7. “차세대염기서열분석(Next Generation Sequencing) 체외진단용 의료기기의 성능평가 가이드라인을 발간한 바 있습니다. 해당 자료를 첨부해 드립니다.


3. NGS를 임상에 활용하기 위해서는 해결해야 할 문제

 

이와 같은 NGS 기술은 그 민감성과, 소량의 샘플로 시퀀싱이 가능하다는 장점에도 불구하고 해결해야할 문제점도 내포하고 있습니다. 단시간에 수많은 유전정보를 취득할 수 있다는 점에서 매우 강점이 있으나, 동시에 수많은 유전정보를 정확하게 분석하기 위한 분석 기술들의 개발이 필요합니다. , 현재 컴퓨팅 파워로서는 과량의 유전정보를 효과적으로 처리할 수 없다는 단점이 있습니다.

 

무엇보다도, NGS의 임상 활용에서 해결해야 하는 문제는 결국 법적, 윤리적 문제가 될 것입니다.

 

개인의 유전정보가 공개되어도 되는 정보에 해당하는지 여부에 따라 개인정보보호법의 적용 대상이 될 것인지도 문제가 됩니다. 또한 개인의 유전정보의 공개로서 현재 존재하지 않으나, 유전질환의 발병확률 등을 이유로 보험 가입이 거절되는 경우도 발생할 수 있으며, 이에 따라 고용의 불평등의 문제가 발생할 수 있습니다.

 

나아가, 병원 등 진료기관이 아닌 일반 회사의 유전정보의 처리에 관하여도 의료계 및 법조계의 고민이 필요한 부분입니다. 이에 대하여는 실리콘밸리 스타트업 23andME에 대하여 다룬 저희 블로그의 글을 읽어 보시기를 권해드립니다(http://kasaninsight.tistory.com/1136).

김명환 변호사


 

작성일시 : 2017. 7. 13. 08:28
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