새로운 기술이 헌팅턴병 유전자 검사를 혁신할 준비가 되었을까요?
HD에 대한 새로운 유전자 검사 기술이 보고되었습니다. 이는 위험에 처한 사람이나 이미 검사를 받은 사람들에게 무엇을 의미할까요?
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유전자 검사는 위험에 처한 사람들에게 헌팅턴병을 유발하는 유전자를 가지고 있는지 확실히 알 수 있는 선택권을 제공합니다. 극소수의 사람들에게는 결과를 알려주기 전에 기본 검사 후 더 자세한 분석이 필요합니다. 이제 새로운 기술이 그러한 사람들에게 더 빠른 결과를 가져다줄 수 있습니다. 이 새로운 방법은 기존 검사 결과를 변경하지 않는 작지만 중요한 개선 사항입니다.
헌팅턴병 유전자, 20년 후
2013년은 헌팅턴병을 유발하는 유전자가 확인된 지 20주년이 되는 해입니다. 1993년의 이 발견은 뇌에서 유전자의 해로운 영향과 치료를 위해 이를 어떻게 표적으로 삼을 수 있는지에 대한 현재의, 그리고 끊임없이 증가하는 지식의 길을 열었습니다.
이는 또한 사람들이 질병을 유발하는 유전자를 가지고 있는지 확인하기 위해 유전자 검사를 받을 수 있다는 것을 의미했습니다.
질병을 유발하는 유전자는 정확히 무엇일까요? 우리 각자는 헌팅틴 유전자를 가지고 있습니다. 사실 우리는 이 유전자를 두 벌 가지고 있는데, 하나는 엄마에게서, 다른 하나는 아빠에게서 물려받습니다. 헌팅틴 유전자에는 사람마다 자연적으로 다른 부분이 있습니다. 이 부분은 반복되는 ‘CAG’ 삼중염기로 구성된 영역입니다. (C, A, G, T는 유전자를 구성하는 DNA를 형성하기 위해 함께 연결된 네 가지 화학적 구성 요소를 나타내는 데 사용되는 문자입니다.)
대부분의 사람들은 유전자 각 복사본에 약 15-25개의 CAG 반복을 가지고 있습니다. 그러나 어떤 사람이 39개 이상의 반복을 가진 헌팅틴 유전자를 가지고 있다면, 그들은 삶의 어느 시점에서 헌팅턴병에 걸릴 것입니다. 이는 많은 CAG 반복이 우리 세포에 해로운 헌팅틴 단백질 버전을 만들도록 지시하기 때문입니다. 개인이 각 헌팅틴 유전자에 몇 개의 반복을 가지고 있는지 정확히 알아내는 것이 가능하며, 이것이 유전자 검사의 기초입니다.
헌팅턴병 증상이 없는 사람이 미래에 HD가 발병할지 알아보기 위해 유전자 검사를 받는 경우, 이를 예측 검사라고 합니다. HD를 시사하는 증상이 있는 사람이 유전자 검사를 받는 경우, 이를
새롭고 개선된 유전자 검사?
최근 여러 뉴스 기사에서 사람의 헌팅틴 유전자 내 CAG 반복 횟수를 결정하는 새로운 유전자 검사 개발에 대해 보도했으며, 이는 향상된 정확성과 짧은 처리 시간을 자랑합니다. 이 보도 뒤에 있는 과학 연구는 유타 대학교의 일레인 라이언 박사가 주도했으며 Journal of Molecular Diagnostics에 발표되었습니다. 그렇다면 이는 이미 검사를 받은 사람들에게 무엇을 의미할까요? 그리고 검사를 고려 중인 사람들에게는 무엇을 의미할까요?
잠시 후에 새로운 검사 기술에 대해 알아보겠습니다. 먼저, 현재 사용되는 검사가 어떻게 작동하고 얼마나 정확한지 살펴보겠습니다. 실험실에서는 개인의 유전자에서 반복 횟수를 어떻게 결정할까요?
현재 검사 작동 방식
검사에 필요한 DNA는 환자의 혈액 샘플에서 나옵니다. DNA가 정제되면, 중합효소 연쇄 반응(또는 PCR)이라는 기술을 사용하여 두 헌팅틴 유전자를 집중적으로 분석하고 수백만 개의 정확한 사본을 만들어 추가 분석에 사용합니다. 이 작은 DNA 조각들은 크기별로 분류되어 각 유전자의 CAG 반복 횟수를 결정합니다. 유전자에 반복이 많을수록 “PCR 산물”은 더 커집니다.
대다수의 환자 샘플의 경우, 이 기술은 매우 신뢰할 수 있고 정확하기 때문에 검사는 이 시점에서 끝납니다.
“유전자 검사가 새로운 검사로 인해 혁신된 것은 아닙니다. 하지만 우리는 이제 유용한 새로운 무기를 갖게 되었습니다.”
소수의 문제아들
하지만 유전자 검사에 사용되는 표준 PCR 기술과 잘 맞지 않는 소수의 사람들이 있습니다. 예를 들어, CAG 반복 중 하나가 매우 크면(약 150개 이상의 반복) 표준 PCR 방법으로 감지하기에는 너무 커서, 마치 정상 크기의 유전자 하나만 있는 것처럼 보일 수 있습니다. 이와 똑같은 상황은 사람의 HD 유전자 두 복사본 모두 동일한 수의 반복을 가질 때 발생합니다. 예를 들어, 한 복사본에 15개, 다른 복사본에 15개가 있는 경우입니다.
이러한 상황은 드물지만 혼란스럽습니다. 왜냐하면 PCR 검사가 때때로 한 사람이 동일한 길이의 정상 반복 두 개를 가지고 있는지, 아니면 정상 반복 하나와 매우 큰 반복 하나를 가지고 있는지 알려줄 수 없기 때문입니다. 이는 분명히 중요한 차이입니다.
PCR 과정이 ‘집중하는’ 서열에 사람이 작고 드문 변이 또는 ‘철자 오류’를 가지고 있는 경우에도 동일한 일이 발생할 수 있습니다. 작은 철자 오류로 인해 PCR 과정이 작동하지 않는 경우, 유전자 한 복사본이 감지되지 않아 환자가 동일한 CAG 반복 길이를 가진 두 개의 동일한 복사본을 가지고 있는 것처럼 보이게 됩니다.
유전학자들은 영리합니다!
정확히 동일한 반복 길이를 가진 헌팅틴 유전자 두 복사본을 물려받는 것은 드문 일이며, 검사를 수행하는 실험실 직원들이 기술적 한계를 인지하고 있기 때문에 이러한 상황은 경고 신호가 됩니다. 다행히도 유전학자들은 영리한 사람들이므로, 우리는 이미 이를 해결할 좋은 방법을 가지고 있습니다. 이러한 유형의 결과를 가진 샘플은 결과에 대해 완전히 확신하기 위해 추가로 분석됩니다.
의심스러운 샘플을 재확인하기 위한 현재 프로토콜은 CAG 반복 옆 영역을 포함하는 추가 PCR 기반 검사입니다. 이 단계에서 두 유전자를 구별할 수 있다면 추가 검사는 필요하지 않습니다. 그러나 샘플이 여전히 두 개의 동일한 복사본을 가지고 있는 것으로 보이면, 확장된 CAG 영역이 간과되지 않았는지 확인하기 위해
새로운 기술의 등장
이 2단계 분석에서 새로운 검사가 도입됩니다.
새로 개발된 검사는 재확인 단계에서 PCR을 영리하게 활용합니다. 이 검사의 영리한 점은 CAG 확장 주변 영역에만 집중하는 대신, CAG 자체에도 집중한다는 것입니다. 그 결과, 하나의 DNA 조각이 여러 번 복사되는 대신, 다양한 크기의 많은 복사본이 생성됩니다.
크기별로 분리되면, 이것들은 하나의 정확한 전체 길이 산물 대신 “더듬거리는” 패턴을 형성합니다. 하지만 이 패턴에서 보이는 가장 큰 CAG 길이는 그 사람 유전자의 실제 길이를 반영합니다.
이 기술은 표준 PCR 방법과 달리 큰 CAG 반복에서도 실패하지 않기 때문에, 확장이 매우 큰 경우에 유용합니다. 더듬거리는 패턴이 나타나면 확장된 유전자가 있다는 의미입니다. 그렇지 않다면, 그 사람은 실제로 동일한 수의 CAG를 가진 두 복사본을 가지고 있는 것입니다.
그럼 이제 몇 가지 질문에 답해볼까요?
그렇다면 새로운 검사는 정확도와 처리 시간이 개선되었을까요? 네, 그리고 아니요!
과거에 검사를 받은 사람들이 재검사를 받아야 할까요? 절대 아닙니다. 기존 결과는 여전히 정확합니다. 이전에 2단계 검사(두 번째 PCR 단계 또는 서던 블로팅 검사 포함)를 통해 결과를 얻어야 했던 사람들도 그 과정의 결과를 신뢰할 수 있습니다.
새로운 방법이 미래에 유전자 검사에 적용될까요? 아마도 그렇겠지만, 서두를 필요는 없으며 모든 곳에서 채택되지 않을 수도 있습니다. 일부 진단 실험실에서는 채택될 가능성이 높으며, 실제로 일부는 이미 유사한 영리한 PCR 기술을 사용하고 있습니다.
사실 이 새로운 검사는 유전자 검사 역사에서 작은 점진적 단계에 불과합니다. 실제로 이 검사 자체에도 한계가 있습니다. 약 150개 이상의 CAG 반복을 가진 유전자에는 여전히 서던 블로팅 기술이 필요할 것입니다.
그리고 이 기술은 알려진 변동성이 없는 영역에 집중하도록 설계되었지만(드문 철자 오류가 있는 유전자를 간과하지 않기 위해), 소수의 개인에게서 새로운 철자 오류가 나타나 새로운 기술을 혼란스럽게 할 수 없다는 의미는 아닙니다.
그러므로, 어떤 내용을 읽으셨든 헌팅턴병 유전자 검사가 새로운 검사로 인해 혁신된 것은 아닙니다. 하지만 우리는 이제 원하는 모든 사람이 빠르고 신뢰할 수 있는 결과를 얻도록 도울 유용한 새로운 무기를 갖게 되었습니다.
HDBuzz는 이 기사 준비에 도움을 주신 영국 런던 국립 신경학 및 신경외과 병원 신경유전학 연구소의 메리 스위니 박사님께 감사드립니다.
