​  한국인칩 사업

  서로 다른 사람은 서로 간에 99% 이상 동일한 유전정보를 가지고 있으나, 약 1%는 서로 다른 정보를 가지고 있다. 이렇게 서로 다른 유전정보를 가지고 있는 것을 유전변이(genetic variation)라고 하며 머리카락, 눈동자 등 표현형과 다양한 질병에 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 이중 인간 유전체에 가장 많이 존재하는 변이는 단일염기다형성(Single Nucleotide Polymorphism, 이하 SNP(스닙))이며, 유전체 염기서열에서 약 100-300개 당 하나씩 다르다. 최근 전장유전체 연관분석 연구에서는 수십만 개 이상의 SNP 정보를 이용하여 질병과 연관된 유전 지역을 대량으로 발굴하고 있다. 질병관리본부 국립보건연구원에서는 지난 10년간 전장유전체관분석을 수행하여 한국인에서 나타나는 제2형 당뇨, 고혈압 및 관련 위험인자에 관련된 유전인자를 다수 발굴하였다. 이러한 연구는 전 세계적으로 활발히 진행되고 있으며 2018년 11월까지 질병 연관 유전변이 데이터베이스인 GWAS catalog에 약 8만개의 질병과 연관된 SNP이 등록되어 있다.

  수십만 개 이상 대량의 SNP 정보를 얻는 방법으로는 크게 두 가지가 있다. 첫째는 SNP 마이크로어레이 칩 (SNP microarray chip, 이하 SNP칩)이다. SNP칩은 동전 크기보다 작은 크기로 제작된 반도체칩으로 하나의 반도체칩에서 수십만 개 이상의 유전변이 정보를 확인 할 수 있다. 둘째는 차세대염기서열분석기법 (Next Generation Sequencing, 이하 NGS)이다. NGS는 인간게놈 프로젝트(Human Genome Project)가 1990년부터 약 10년간 30억 염기서열을 해독한 것을 일주일 안에 확보할 수 있는 획기적인 유전체 분석 기법이다.

   그러나 최근 연구 결과에 따르면 기존 상용 SNP칩은 서양인 중심으로 설계되어 있어 아시아인에 대한 유전체 대표성이 낮다. 또한 최근 차세대염기서열분석으로 새롭게 발굴된 SNP 정보를 포함하지 않고 있어 질병에 연관된 새로운 유전 지역을 발굴하는데 한계점을 가지고 있다. 대안으로 NGS를 사용할 수 있으나 SNP칩에 비해 최소 5배 이상의 비용이 발생하며 고강도의 컴퓨터 계산력 및 전문 인력을 요구하고 있어 수만 명 이상 규모의 연구가 필수적인 복합질환 연구를 위해서는 효율적인 방법으로 사용할 수 없는 실정이다. 이러한 한계점을 극복하기 위해 유전체 연구 선진국에서는 최신 SNP 정보를 포함하고 자국민 유전체정보에 최적화된 바이오뱅크 어레이(biobank array)를 개발하여 사용하고 있다.

   기존 상용 SNP칩과 NGS의 문제점을 극복하기 위해서 최근 다양한 차세대 SNP칩(Next-Generation SNP chip)이 개발되어 사용되고 있다. 이러한 차세대 SNP칩은 사용자화 칩(Customized chip)으로 특정 연구 목적 등에 맞추어 실제 사용자가 요구하는 SNP 콘텐츠를 포함하여 제작되는 것이 특징이다. 최근 차세대 SNP칩을 이용하여 활발히 연구가 진행되고 있으며 혈당, 심혈관 질환 등에 연관된 신규 유전변이를 발굴하여 보고한 바가 있다. 특히 UK Biobank array와 Kaiser Permanente/UCSF array는 NGS를 통해 발굴된 SNP 정보들을 기반으로 하여 영국, 미국 유전체 연구에 최적화되어 제작된 맞춤칩 맞춤이다. 이렇게 제작된 맞춤칩은 기존 상용칩보다 특정 인종의 유전체 연구를 위해 최적화되며 대량으로 생산되는 경우 기존 상용칩보다 더 적은 예산으로 같은 양의 정보를 생산 할 수 있어 연구 효율 및 예산 절감 효과를 가지고 있다.

K= 1.000 SNPs

02한국인칩 제작

  질병관리본부 국립보건연구원에서는 2015년 한국인칩사업을 통해 ‘한국인 맞춤형 유전체칩(이하 한국인칩)’을 개발하였다. 한국인칩은 콘텐츠 선정, 시범칩 제작, 콘텐츠 확정, 한국인칩 개발 순서로 제작되었다. 한국인칩 콘텐츠는 국내 유전체연구 분야 전문가들의 자문 및 의견 수렴을 통해 디자인 되었다.

   한국인칩은 한국인 유전체에 대한 유전체대표성을 최대한 확보하기 위해 2,576명의 한국인 염기서열정보로 부터 추출된 유전변이를 기반으로 정확도 높은 유전변이를 선별하여 시범칩을 제작하였으며, 384명의 대상의 한국인 유전체정보를 분석하여 그 결과를 토대로 최종 콘텐츠를 선정하였다.

03한국인칩 활용

<표1. 국외 자국민 칩 제작 및 정보생산 계획>
<그림1. 한국인칩 디자인 모식도>

  한국인칩은 한국인 유전체연구에 최적화된 연구 플랫폼으로써 현재 다수의 국내 연구자들이 약 5만 건 이상 유전체정보를 생산하여 다양한 질환 유전체연구를 수행하고 있다. 현재 한국인칩을 이용하여 생산한 약 13만 명의 유전체정보 중 공개가 가능한 유전체정보를 순차적으로 공개하고 있으며, 2018년 4분기를 시작으로 2019년 전면 공개할 계획이다. 이러한 공개 유전체정보는 질환 유전체연구에 정상군으로 활용하거나 임상역학정보와 함께 분석하여 질환에 영향을 미치는 다양한 유전요인 및 환경요인 영향 인구의 소중한 자료로 활용될 것으로 기대된다. 

01한국인칩사업 배경

질병관리본부

국립보건연구원 유전체연구과

충청북도 청주시 흥덕구 오송읍 오송생명2로 187 질병관리본부 국립보건연구원 유전체센터동 326호(28159) 

Tel: 043-719-8895 | 043-719-8886 | Fax: 043-719-8908 | koreanchip@gmail.com

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