[DEBUG-WINDOW 처리영역 보기]
즐겨찾기  |  뉴스레터  |  오늘의 정보 회원가입   로그인
BRIC홈 동향
솔바이오팜(주)
배너광고안내
이전
다음
스폰서배너광고 안내  배너1 배너2 배너3 배너4
전체보기 Bio통신원 Bio통계 BRIC View BRIC이만난사람들 웹진(BioWave)
목록
조회 10571  인쇄하기 주소복사 트위터 공유 페이스북 공유 
바이오통신원   
[바이오토픽] GWAS(전유전체관련성분석)의 가치를 둘러싼 우려
의학약학 양병찬 (2017-06-16)
대규모 GWAS 분석은 지역접인 유전적 연관성들('peripheral' genetic associations)을 자꾸 들춰낸다는 게 문제다. 생물학적 통찰력을 별로 제공하지 않는데도 말이다.


© ResearchGate

"어떤 질병이 있거나 없는 사람들의 데이터를 충분히 확보하여, 그들의 유전체를 비교분석하라, 그러면 그 질병과 관련된 유전적 변이(genetic variant)가 짠~ 하고 나온다." 이것은 전유전체연관성분석(GWAS:  genome-wide association study)이라는 연구방법의 배경에 깔린 철학이다.

연구자들은 지난 10여 년 동안 조현병이나 류마티스관절염 등의 유전적 관련성을 찾아내기 위해 GWAS를 사용해왔다. 그러나 이제 한 도발적인 분석이 그러한 전략의 미래를 문제 삼으며, "연구비를 제공하는 기관/단체들은 그런 연구에 돈을 퍼줘도 되나?"라는 의문을 제기히여 화제를 모으고 있다.

"GWAS의 규모는 수십만 명(심지어 수백만 명)의 환자들을 아우르는 수준으로 신속히 확장되고 있다(아래 도표 참조). 그러나 생물학자들은 알게 될 것이다, '연구의 규모가 클수록, 질병에 미미한 영향을 미치는 유전적 변이가 더 많이 튀어나온다.'는 것을"이라고 스탠퍼드 대학교의 조너선 프리처드 박사(유전학)는 말했다. 그러면서 그는 이렇게 반문했다. "생각해 보라. 흔한 질병들은 GWAS를 통해 수십만 개의 DNA 변이와 연관될 수 있다. 그렇게 되면, 어쩌다 우연히 질병 관련 조직에 활성화된 DNA 영역들까지도 모조리 용의선상에 오르게 되지 않겠는가?"

【참고】 GWAS의 파도

1만 명 이상의 사람들을 포함하는 대규모 GWAS의 수가 매년 증가하고 있으며, 샘플의 크기도 계속 증가하고 있는 추세다.



※ Adapted from Manolio, T. Nature 546 360-361 (2017)


6월 15일 《Cell》에 기고한 논문에서(참고 1), 프리처드 박사와 두 명의 유전학자들은 이렇게 제안했다. "GWAS의 히트수(hits) 중 상당수는 질병과 특이적인 생물학적 관련성(specific biological relevance)이 없으며, 훌륭한 약물표적이 될 수도 없다. 차라리, 이런 '지엽적 변이(peripheral variants)들'은 복잡한 생화학적 조절망을 통해 작용하며, '특정 질병과 좀 더 직접적으로 관련된 핵심 유전자(core gene) 몇 개'의 활성에 간접적으로 영향을 미친다고 생각하는 게 맞다."

"GWAS에 내포된 가정은 '히트수가 발견되면, 그게 당신이 연구하는 질병과 직접적으로 관련되었음을 의미한다.'는 것이다. 그런데 아이러니하게도, '특정 조직에 발현된 유전자들이 모두 중요하다'고 생각하기 시작하는 순간, '모든 질병들에는 단순한 생물학적 스토리가 존재한다.'는 생각은 옹호될 수 없다"라고 프리처드 박사는 말했다.

많은 유전학자들은 '프리처드의 생각이 옳을 수 있으며, 그가 「(생화학적 네트워크에 대한 이해의 갭으로 인한) GWAS 해석의 어려움」에 대한 광범위한 우려를 대변하고 있다'고 생각한다. 뉴욕 지놈센터의 조 피크렐 박사(인간유전학)는 이렇게 말한다. "나는 프리처드의 말이 천 번 만 번 지당하다고 생각한다. 생화학적 네트워크와 질병과의 관련성을 이해할 때까지, 엄청나게 흥미로운 유전자들을 어느 것 하나라도 제대로 이해했다고 볼 수 없다."

"연구자와 지원단체들은 '더 크고 더 많은 GWAS'에 목을 매는 대신, 세포 내부의 조절네트워크(regulatory networks) 지도를 만드는 데 매진하는 게 더 바람직하다. 유전자와 질병을 연관시키는 게 목표인 생물학자들은 질병을 직접 초래하는 변이를 밝히는 데 치중해야 하는데, 그런 변이들 중 일부는 너무 희귀해서 GWAS의 그물에 잘 걸려들지 않는다(참고 2)."

GWAS의 수수께끼

GWAS 연구들은 비만과 같은 질병의 발병위험에 기여하는 유전자들을 일부 찾아내기도 하지만(참고 3), 곤란한 문제들을 양산하기도 한다. GWAS에서 발견된 히트수 중 대부분은 단백질을 만드는 유전자를 코딩하지 않아, 그게 특정 질병이나 형질과 무슨 관련이 있는지 해석하기가 어렵다. 설사 유전성이 매우 높은 형질의 경우에도(이는 유전적 영향력이 매우 크다는 것을 시사한다), GWAS에서 지목된 모든 DNA 변이의 누적된 영향력(cumulative influence)이 사람들 간의 변이를 완전히 설명하는 것은 아니다(참고 4). 예컨대 2014년 발표된 연구에서는, 25만 명의 사람들을 대상으로 신장(身長)과 관련된 변이를 거의 700개 찾아냈다. 그러나 어처구니없게도, 이 변이들을 모두 합쳐봤자 집단 전체의 신장 차이를 16%밖에 설명하지 못했다고 한다(참고 5).

이번에 《Cell》에 발표한 논문에서, 프리처드 박사가 이끄는 연구진은 2014년 연구의 데이터를 다시 분석해봤다. 그 결과, 무려 10만 개의 SNP가 한 사람의 신장에 영향을 미칠 수 있지만, 개별 SNP가 신장에 미치는 영향력 평균은 겨우 0.1밀리미터인 것으로 드러났다. 게다가 그 변이들은 '유전자를 코딩하지 않고, 유전자를 코딩하는 영역의 활성에 영향을 미치는 영역'에 존재하는 것으로 나타났다.

또한 연구진은 조현병, 류마티스관절염, 크론병에 관한 GWAS에서 입수한 데이터도 재분석했다. 그 결과, 질병과 관련된 특별한 세포(조현병의 경우 뉴런, 두 가지 자가면역질환의 경우 면역세포)에 발현된 DNA에서 변이가 탐지되었다. 그러나 그 밖의 많은 인체조직에 발현된 DNA에서도, 뉴런이나 면역세포에서만 발현된 DNA와 비슷한 수준의 변이가 탐지되었다. 이는 '대규모 GWAS는 유전자 조절에 영향을 미치는 DNA 변이 중 대부분을 집어낼 뿐이며, 그 변이들은 질병과 관련된 특정 활동에 종사하다 딱 걸린 게 아니라, 질병과 관련된 세포의 광범위한 기능에 관여하던 중 얼떨결에 걸려들었다'는 주장에 힘을 실어준다.

그러나 일부 유전학자들은 이렇게 항변한다. "그렇다고 해서, GWAS 연구를 중단해서는 안 된다. GWAS의 히트수는 질병에 지엽적일 수 있다. 그러나 그런 것들을 더욱 많이 발견하면, 과학자들로 하여금 그것을 꿰어 맞춰 (질병에 관련된) 생물학적 네트워크를 파악하고, 그들 간의 상호작용을 이해하게 할 수 있다." 이것은 옥스퍼드 대학교의 마크 맥카시 박사(인간유전학)가 한 말인데, 그는 현재 약 100만 명의 참가자들을 대상으로 2형당뇨병에 관한 GWAS를 수행하고 있다. "대규모 GWAS를 수행해본 사람으로서 한 마디 한다면, 우리가 그저 핸들을 돌려 결과를 뽑아내는 기계라고 생각하면 오산이다. 우리는 GWAS에서 나오는 생물학적 통찰력으로부터 많은 동기부여를 받는다."

그리고 보스턴 소아병원의 조엘 허시혼 박사(인간유전학)는 이렇게 말한다. "대규모 GWAS에서 발견된 변이들이 모두 지엽적인 건 아니다. 나는 2014년 발표한 연구에서, 소규모 GWAS에서 발견하지 못한 중요한 성장인자가 신장(身長)과 관련되어 있음을 발견했다."

그러나 존스홉킨스 대학교의 아라빈다 차크라바르니 박사(인간유전학)는, 이번 연구가 유전체 연구에서 만연하는 카우보이 정신(cowboy attitude)에 경종을 울리기를 기대하고 있다. 카우보이정신이란, '유전적 연관성에 대한 데이터만 잔뜩 수집하고, 그 뒤에 숨어있는 심오한 생물학 원리에 대한 이해를 소홀히 하는 태도'를 말한다. 이번 논문은 그런 사람들의 쪼인트를 깠다는 것만으로도 멋지다. 우리 과학자들은 가끔씩 쪼인트를 까여야 정신을 차린다."라고 그는 말했다.


※ 참고문헌
1. Boyle, E. A., Li, Y. I. & Pritchard, J. K., “An Expanded View of Complex Traits: From Polygenic to Omnigenic”, Cell (2017); http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2017.05.038
2. http://www.nature.com/news/humans-riddled-with-rare-genetic-variants-1.10655
3. http://www.nature.com/news/2009/091007/full/461712a.html
4. http://www.nature.com/news/2008/081105/full/456018a.html
5. Wood, A. R. et al Nature Genet. 46, 1173–1186 (2014); http://dx.doi.org/10.1038/ng.3097

※ 출처: Nature http://www.nature.com/news/new-concerns-raised-over-value-of-genome-wide-disease-studies-1.22152
  추천 5
  
인쇄하기 주소복사 트위터 공유 페이스북 공유 
  
양병찬 (약사, 번역가)

서울대학교 경영학과와 동대학원을 졸업하고, 은행, 증권사, 대기업 기획조정실 등에서 일하다가, 진로를 바꿔 중앙대학교 약학대학을 졸업하고 약사면허를 취득한 이색경력의 소유자다. 현재 서울 구로구에서 거주하며 낮에는 약사로, 밤에는 전문 번역가와 과학 리...

다른 연재기사 보기 전체보기 >
[바이오토픽] 델타 변이주는 왜 그렇게 감염성이 높은가?
새로운 실험도구 덕분에, 지금껏 별로 주목받지 않은 SARS-CoV-2 델타 변이주의 변이(R203M)가 밝혀졌다. 그것은 뉴클레오캡시드(N)를 코딩하는 유전자의 변이로, 바이러스...
[바이오토픽] 이번 주 Nature 커버스토리: 고래, 상상을 초월하는 어마무시한 대식가(大食家)
이번 주 《Nature》 표지에는, 캐나다 브리티시 컬럼비아주(州)의 밴쿠버 섬 앞바다에서 돌진섭식(lunge-feeding)을 하는 혹등고래(humpback whale)의 모습이...
[바이오토픽] 강성(剛性)과 탄성(彈性)을 겸비한 폴리머 → 손상된 인체조직 대체, 플라스틱 소비 저감
손상된 인체조직을 대체할 수 있는, 질기고 내구성 높은 폴리머 소재(polymer material)가 개발되었다. 이는 플라스틱의 소비도 줄일 수 있을 것으로 기대된다.  ...
본 기사는 네티즌에 의해 작성되었거나 기관에서 작성된 보도자료로, BRIC의 입장이 아님을 밝힙니다. 또한 내용 중 개인에게 중요하다고 생각되는 부분은 사실확인을 꼭 하시기 바랍니다. [기사 오류 신고하기]
 
  댓글 1 댓글작성: 회원 + SNS 연동  
회원작성글 사노라면  (2017-07-11 15:02)
1
참 좋은 글 잘 읽었습니다. 우리나라에도 이런분이 계시나 싶네요....거듭 감사합니다
 
위로가기
동향 홈  |  동향FAQ
 |  BRIC소개  |  이용안내  |  이용약관  |  개인정보처리방침  |  이메일무단수집거부
Copyright © BRIC. All rights reserved.  |  문의
트위터 트위터    페이스북 페이스북   유튜브 유튜브    RSS서비스 RSS
필코리아테크놀로지 광고