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웹진 Vol.23, No.12 (2021년 12월) 발간
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법유전학 분야에서 최근 이루어진 혁신적 변화들
법유전학 분야에서 최근 이루어진 혁신적 변화들 저자 한형진 (가톨릭관동대학교 국제성모병원 피부과학교실)
등록일 2021.11.23
자료번호 BRIC VIEW 2021-T37
조회 581  인쇄하기 주소복사 트위터 공유 페이스북 공유 
요약문
범죄 수사 과정에서 채취한 생물학적 증거물에 대한 DNA 프로파일링 분석은 해당 프로파일이 대규모 DNA 데이터베이스에서 발견되거나 용의자로부터 생성된 프로파일과 일치(match)할 경우 매우 강력한 증거로 작용한다. 단, 일치하는 DNA 프로파일이 발견되지 않거나, 검체의 DNA 함량이 너무 낮거나, 분석하기에 너무 품질이 저하된 DNA일 경우, 기존에 널리 사용되던 짧은 연쇄 반복(short tandem repeat, STR)에 기반한 프로파일링 기법은 그 가치가 크게 제한될 수밖에 없다. 최근 들어, 법의유전학(forensic genomics) 분야는 난해한 법의학적인 검체 분석을 용이하게 하고, 유전물질을 포함하는 생물학적 검체의 공여자에 대한 세부적인 정보를 생성해 낼 수 있는 다양한 혁신적인 방법들을 도입하기 시작하였다. 본 동향리포트에서 저자는 STR 및 기타 바이오마커 기반의 DNA 프로파일링 분석에 대규모 병렬 시퀀싱(MPS)의 적용, 혼합 DNA 검체 분석의 새로운 방법론, 특히 확률론적 유전형 타이핑(probabilistic genotyping) 기법의 적용, 용의자 파악을 위한 RNA 프로파일링의 응용, 범죄 현장에서 분리된 체액(body fluid)의 동정, 법의학적으로 의미 있는 외형 표현형을 예측하기 위한 SNP 바이오마커 분석, 검체에서 분리된 조직의 유형(tissue type)을 파악하고 용의자의 나이를 추정하기 위한 후생유전학적 테크닉, 즉 DNA 메틸화 분석 등, 그리고 법의학적인 유전 계보의 분석(pedigree analysis) 등을 포함하여 최근에 이루어진 기술 진보에 대하여 설명한다. 현재 시점에서 법의유전학 분야의 핵심 과제는 법의학의 관행을 최대한 반영하여 이러한 혁신적인 기법들이 수사 진행에 최대한 도움이 되는 방향으로 적용할 수 있게 하는 구체적인 방안을 고민하는 것이다.
키워드: DNA 프로파일링, 법의생물학, 법의유전학
분야: Genetics

목 차

1. 서문
2. 본문
  2.1. 대규모 병렬 시퀀싱(massive parallel sequencing, MPS)
  2.2. 혼합 DNA 검체의 해석(mixed DNA profiling)
  2.3. 체액 식별(Body fluid identification)
  2.4. 법의학적 DNA 표현형(Forensic DNA phenotyping)
  2.5. 유전 계보 기법(Genetic pedigree)
3. 맺는 말
4. 참고문헌


1. 서문

DNA 분석은 1987년 미국에서 있었던 살인 사건에서 처음 사용된 이후 법의학적 수사의 영역에서 혁명을 몰고 온 바 있다. 지난 30여 년 동안 법의유전학(forensic genomics) 분야는 DNA 프로파일링 방법의 정밀도, 분석 속도 및 민감도/특이도 측면에서 상당한 발전을 이룩하였고, 내용물이 복잡한 검체를 효과적으로 분석할 수 있는 능력에 있어서도 비약적인 진보를 이룬 바 있다. 또한 용의자와 범죄 현장에 대한 프로파일링과 대규모 DNA 프로파일 데이터베이스의 구축이 이루어짐으로써 범죄 현장에서 분리한 검체를 통해 용의자를 추려내고, 결정적 단서가 될 수 있는 DNA 검체의 정확한 분석을 위한 통계적인 프레임워크(statistical framework)의 발전 역시 활발하게 이루어지는 중이다 [1]. 최근 몇 년 동안 짧은 탠덤 반복(short tandem repeats, STR) 프로파일링 [2], 단일 뉴클레오티드 다형성(single nucleotide polymorphism, SNP), 저복제수 DNA (low copy-number DNA), mitochondrial DNA (mtDNA), DNA 메틸화(DNA methylation) 등의 기술들을 적용한 분석 키트의 숫자가 증가하였고, 거듭된 표준화를 통해 여러 국가 간 DNA 프로파일링 데이터 공유 또한 활발해졌다 (표 1). 의심되는 DNA의 프로파일이 DNA 데이터베이스에서 발견되거나 용의자로부터 채취된 프로파일과 일치할 경우, 이것은 매우 결정적인 증거(“smoking gun” evidence)가 될 수 있다 [3]. 그러나, 일치하는 DNA 프로파일이 존재하지 않거나, 샘플의 DNA 함량이 너무 낮거나, 분석이 불가능할 정도로 훼손된 DNA일 경우 전통적인 STR 프로파일링은 한계에 봉착하게 된다. 지금까지 범죄학/법의학은 새로운 과학적 기법 또는 기술의 도입이 비교적 더딘 분야였지만 최근 몇 년간은 법의유전학 분야가 급속도로 확대되었으며, 지난 20여 년간 이 분야의 연구논문 출판 수도 기하급수적으로 증가하였다. 하여, 본 동향리포트에서는 DNA가 중심이 되는 법의유전학 분석에서 최근 몇 년간 이루어진 가장 핵심적인 진보에 대하여 설명하고자 한다.


표 1. 법의유전학에서 목표가 되는 DNA 분자의 종류 및 특징들
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2. 본문

2.1. 대규모 병렬 시퀀싱(massive parallel sequencing, MPS)

흔히 차세대 시퀀싱(NGS) 기술로 불리는 대규모 병렬 시퀀싱(MPS) 기술은 한 번의 실행(run)으로 수백만 개의 시퀀싱 리드(sequencing reads)를 해독할 수 있다는 혁신적인 장점을 지닌다. 비교적 최근에야 법유전학 분야에서 채용되기 시작했음에도 불구하고 해당 영역 내에서 MPS의 역할은 지난 몇 년 사이에 폭발적으로 증가하였다 [4]. 법유전학 분야에 적용되는 MPS의 기술 플랫폼에는 크게 두 가지를 들 수가 있는데 Illumina® 시퀀싱 기법 [5]과 Thermo Fisher Scientific®사의 반도체에 기반한 이온 토렌트 시퀀싱(ion torrent sequencing) 기법 [6]이 그것이다. 이들 각 시퀀싱 플랫폼에서는 다양한 종류의 키트가 사용이 가능하다.

여러 가지 다른 바이오마커(biomarkers)들을 하나의 플랫폼으로 검사할 수 있다는 것은 MPS 방법의 주목할 만한 특징 중 하나로, 이는 민감도와 특이도를 크게 개선시키므로, 분석이 까다로운 법유전학적 검체 분석에서 특히 유용하다 [7]. MPS 기술의 또 다른 주요 장점은 STR 반복(repeating) 영역의 변형(variation)과 측면 시퀀스(flanking sequences)를 포함한 타깃 표지자(target markers)에서 염기서열의 변동을 감지할 수 있다는 것이다. 또한 MPS는 표준 STR 프로파일링에 비해 짧은 증폭기의 결과로 낮은 수준 및 저하된 DNA 검체에 대한 결과를 크게 개선시킬 수 있다.

국가 DNA 데이터베이스에서 기존 데이터와 STR 기술을 통해 생성된 새로운 데이터와의 호환성을 유지하면서 MPS에서 생성된 STR 대립유전자의 시퀀스 변동을 포착하는 표준 시스템의 개발은 아직 해결되지 못한 중요한 과제지만, 이를 해결하기 위한 권고안이 마련되고 있다. MPS를 사용하여 탐지된 대립유전자에 대한 빈도 데이터의 가용성은 전 세계 인구로부터 데이터셋을 추출함에 따라 점차 증가하고 있다. MPS의 비용은 현재 꾸준하게 감소하고 있으며 생산되는 대량의 복잡한 데이터를 분석하기 위한 생물정보학 도구의 개발로 MPS 기술의 법의학적 워크플로우(workflow)의 구현이 현실화되고 있다 [8]. MPS 방법은 아직 사례 연구에서 광범위하게 구현되지 않았지만, 법의학적 분석의 다른 영역(예: RNA 염기서열 분석, 후생유전학, 법의학적 DNA 표현형 타이핑 등)에서 이러한 기술은 법의학계에 없어서는 안 될 핵심 도구가 될 가능성이 높다.

2.2. 혼합 DNA 검체의 해석(mixed DNA profiling)

다수의 공여자로부터 추출된 혼합 DNA 검체의 프로파일의 해석은 한 사람의 공여자로 이루어진 DNA의 프로파일링보다 일반적으로 훨씬 더 복잡하다. 프로파일에 있는 잠재적 대립유전자의 숫자뿐만 아니라, 그러한 프로파일이 종종 대립유전자의 드롭아웃/드롭인(drop-in/drop-out) 및 이종성 불균형과 같은 복잡한 특징을 포함할 경우 검체의 질이 극도로 낮아지기 때문이다 [9]. STR 프로파일링 기법의 민감도가 증가함에 따라 성범죄처럼 다수의 공여자가 존재하는 혼합물뿐만 아니라 매우 질이 낮은 현장 채취 검체에서도 혼합 DNA 프로파일의 복구가 가능해지게 되었다 [10]. 이처럼 여러 명의 공여자로부터 생성된 혼합 DNA 검체의 프로파일의 복잡성이 증가함에 따라 샘플 해석의 방법이 점점 더 복잡해지고 있으며, 한 명의 용의자를 용의선상에서 제외할 것인지에 대한 여부를 결정하는 것도 과거의 비교적 단순한 문제에서 점점 더 어려운 문제로 변하고 있다. 이러한 딜레마는 경험적 데이터를 통해 모델링한 대립유전자의 drop-out 및 drop-in 확률을 통합하여 확률론적 프레임워크를 기반으로 하는 혼합 DNA 검체의 해석 방법의 개발로 이어지게 된다 [11]. 이러한 기법에 이용되는 통계 계산은 매우 복잡하므로, 분석을 수행하기 위해서는 전문화된 소프트웨어가 필요하다. 이전에 해석하기에 너무 복잡하다고 여겨졌던 혼합 DNA 검체를 분석할 수 있는 이러한 소프트웨어 프로그램들이 개발됨에 따라 법의학/법유전학 연구소를 중심으로 많은 기관들이 이 기술을 급속도로 흡수하였고, 다양한 확률론적 유전형 타이핑 소프트웨어 패키지의 개발을 보고하는 연구논문 발표와 더불어 다수의 공여자를 포함하는 혼합 DNA 검체에 대한 법적 지침 또한 개발되기에 이르렀다 [12]. 확률론적 유전형 타이핑을 구현하는 소프트웨어 패키지는 매우 복잡하며, 개발자들은 프로파일 분석에 관여하는 실무자들이 소프트웨어의 기반이 되는 개념을 잘 이해하고, 이들이 혼합 DNA 검체의 프로파일 해석과 평가에 지속적인 피드백을 제공하도록 독려하고 있다. 최근에는 이러한 확률론적 유전형 타이핑 소프트웨어의 정확성에 대한 우려가 제기되었는데, 이러한 이슈의 일부는 사용자의 주관적인 결정에 기인하거나, 또는 이 기법 고유의 가변성 때문에 발생하기도 한다. 일부 국가에서는 형사 재판 법정에서 확률론적 유전형 타이핑 기법이 실제로 얼마나 유용했는가에 대한 뜨거운 논쟁이 벌어지기도 하였지만 현재 이 플랫폼이 세계 여러 나라의 법유전학적인 수사과학 연구소에서 광범위하게 확대되고 있다는 사실만으로도 이 기술이 가진 잠재력을 가늠해 볼 수 있다. 또한 이러한 방법은 길이로 구별할 수 없는 대립유전자를 염기서열의 차이로 식별해 낼 수 있어 특히 혼합 DNA 검체의 프로파일링에서 기존의 방법보다 훨씬 더 높은 정확성을 나타낼 것으로 기대된다.

2.3. 체액 식별(Body fluid identification)

현장에서 채취한 특정 DNA 프로파일이 용의자의 것이라고 강력히 의심되는 상황에서는 DNA를 포함하고 있는 체액이 누구의 것인지를 동정하는 것이 해당 사건에 연관된 인물들이 사건 당일 어떻게 행동했는지에 대한 가장 핵심적인 단서를 제공할 수 있다 (그림 1). 현재 몇몇 종류의 체액(타액이나 질내액, 생리혈 등)을 식별하는 데 사용되는 모든 선별(screening) 및 확정(confirmative) 검사는 민감도와 특이도가 낮다는 점과 작은 양의 검체를 가지고 여러 번 검사를 시행할 경우 DNA가 일찍 소모된다는 한계점을 지니고 있다 [13, 14]. 그 결과 체액에서 함께 분리되는 RNA에 최근 연구자들의 관심이 쏠리게 되었다. RNA는 한 번의 검체 채취를 통해 DNA와 함께 추출될 수 있어 체액 검사와 함께 통합적인 유전 프로파일링을 시행할 수 있게 된다 [15, 16]. RNA 프로파일링을 이용한 체액 동정은 대부분의 유형의 인체 세포 내에서, DNA 분자의 함량은 동일하지만 세포 유형과 기능에 따라 RNA의 함량이 다르다는 원리에 근거한다. RNA의 발현량은 조직의 형태에 따라 다르기 때문에 각 체액마다 고유한 유전자 발현 패턴을 가지고 있다. 따라서 해당 검체에 고유한 RNA 유형이 존재한다는 것은 특정 체액의 존재를 의미하는 것이다. 이 분야의 연구는 차등발현 RNA (differentially-expressed RNA)를 겨냥한 대규모 스크리닝에 초점을 맞추고 있으며, PCR 기반 정량검사의 개발로 개인화된 표지자(personalized biomarkers)를 발굴하는 것을 목표로 하고 있다 [17]. 이러한 검사의 대부분은 해당 조직에 특이적인(tissue-specific) RNA의 식별 및 분석에 MPS의 유용성을 극대화하는 형태로 개발되고 있으며 [18], 기존 기술과 호환된다는 큰 장점을 가지는 RT-PCR (real-time polymerase chain reaction) 또는 정량적 RT-PCR (RT-qPCR)을 많이 채택하고 있다 [19, 20] (표 2).


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그림 1. 여러 장기에서 유래한 유전물질의 분석과 가능한 검사 플랫폼


초기 분석은 해당 체액에 특이적인 메신저 RNA (mRNA)에 대한 표지자를 식별하거나, 한 종류 또는 다수의 체액을 동정할 수 있는 멀티플렉스 플랫폼의 개발에 초점이 맞춰졌으며, 이 중 후자는 혼합 검체를 분석할 때 특히 유용하다. 그러나 mRNA 분자의 경우 매우 불안정하여 쉽게 파괴된다는 점과 낮은 민감도 및 특이도, 애매모호한 해석의 기준 등의 한계점이 존재한다. 좀 더 최근에는 체액 동정에 위한 대체적인 바이오마커로서 마이크로 RNA (miRNA)가 각광받고 있다 [21]. mRNA가 분해에 약하다는 점 등의 제한점을 지니고 있는 반면 miRNA는 조직 특이적인 발현을 보이며, 크기가 극히 작아 세포 내의 단백질 복합체에 결합하여 이동하므로 mRNA에 비해 안정성이 크게 뛰어나다는 특징이 있다. 다양한 종류의 miRNA가 법유전학적으로 의미 있는 체액에 대한 잠재적 바이오마커로 이용될 수 있다는 사실이 확인되었으며, 단일 종류의 체액에 특이적인 miRNA가 존재할 가능성은 낮지만, 특정 체액을 식별할 수 있을 것으로 보이는 차등 발현 miRNA 패널을 아우르는 다수의 검사가 개발 중이다 [22]. miRNA 검출에 기반한 체액 동정법은 mRNA에 기반한 검사와 유사한 몇 가지 미해결 과제를 지니고 있기는 하나 miRNA는 체액에 대한 바이오마커로서 큰 잠재력을 가지고 있다. 다양한 종류의 체액을 정확하게 식별하기 위한 최적의 miRNA 패널 구성 등에 대한 추가적인 연구와 또 이 결과에 대한 검증은 법유전학 분야에서 현재 크게 주목받고 있는 이슈이다. 또한 miRNA에 기반한 바이오마커는 사망 시점 추정 등을 포함한 여러 가지 법유전학적 분야에서 응용될 수 있을 것으로 기대되고 있다 (그림 2).


표 2. RT-PCR과 RT-qPCR의 비교
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2.4. 법의학적 DNA 표현형(Forensic DNA phenotyping)

DNA 검체 대조 결과 유전형이 알려져 있는 용의자가 없거나 DNA 데이터베이스에서 일치하는 인물을 발견하지 못했을 경우, 샘플이 누구의 것인지를 식별하는 데 도움이 될 수 있는 정보가 가장 중요한 열쇠가 될 것이다. 따라서 DNA 검체로부터 외부적으로 가시적인 특성(externally visible characteristics, EVC)을 예측하는 검사가 현재 개발 중이다 [23, 24]. 이러한 검사를 통해 수사에 결정적인 단서가 파악되면 결과적으로 잠재적인 용의자의 범위를 크게 좁힐 수 있는 것이다. 한 개인의 외형적인 특징을 예측하는 능력은 실종 사건이나 재난에서 피해자의 신원을 확인할 때에도 매우 유용할 것이다. 범위를 좀 더 확대하면, 법의학적 DNA 표현형(forensic DNA phenotype, FDP)은 EVC의 예측, 생물학적 조상의 추정, 후생유전학적 바이오마커를 통한 연령 추정 또한 포함한다 [25, 26]. FDP 기법은 수십 년 간의 범 유전체 연관성 연구(genome-wide association study, GWAS)에서 특정한 특성과 통계적으로 유의하게 연관되는 단일 뉴클레이티드 다형성(single nucleotide polymorphism, SNP)을 식별하는 프로젝트로부터 태동하였다 [27]. 여기서 얻은 데이터를 멀티플렉스 PCR에 입력하여 연구자가 주목하고 있는 EVC를 높은 정확도로 예측할 수 있는 통계 모델을 사용, 분석할 수 있는 특이적인 SNP 패널이 확인되기도 하였다 [28, 29]. 이들 중 가장 진보되고 큰 효율을 보인 것은 인체에서의 색소 침착 특성 예측에 관한 것이다. 신체 표현형에 관련된 유전자는 환경적 요인뿐만 아니라 많은 수의 유전자의 영향으로 인해 복잡한 과정으로 조절되나, 인간에서 색소가 침착하는 과정은 다른 표현형에 비해 상대적으로 적은 수의 유전자에 의해 조절을 받게 된다. 최근 연구는 주로 눈과 머리카락 색, 그리고 최근에는 피부색에 초점을 맞추고 있는 듯하다 [30].

인체 색소침착 표현형의 예측을 위한 여러 검사 시스템이 개발되었는데, 각각 6개, 24개, 41개의 SNP를 분석하여 매우 다양한 눈, 머리카락, 피부 색깔을 예측하는 IrisPlex, HirisPlex, HirisPlex-S 등을 대표적인 예로 들 수 있다. 예를 들어, 가장 최근에 개발된 IrisPlex 모델의 경우 [31], 안구의 색상 예측 정확도에서 갈색은 area-under-the-ROC curve (AUC) 수치가 0.95, 파란색은 0.94, 혼합 색상은 0.74의 높은 퍼포먼스를 선보인 바 있다. 마찬가지로 HIrisPlex 모델 [32]은 모발 색상 예측 정확도가 빨간색의 경우 0.92, 검은색의 경우 0.85, 금발의 경우 0.81, 갈색 머리 색상의 경우 0.75로 나타나 전반적인 모발 색상 예측 정확도가 73%에 이르렀다. 모발 예측의 정확도는 나이가 들면서 머리카락이 어두워지는 현상에 의해 영향을 받는데, 이것은 실제로 관찰된 표현형보다 계산상으로 더 밝은 머리색을 예측하게 할 수 있으며, 이는 주로 갈색 머리를 가졌지만 금발로 예측되는 경우에서 특히 두드러지게 된다. 보다 최근에 개발된 HIrisPlex-S 피부색 예측 모델의 경우 [33]에는 밝은 피부색에 대해 0.97, 그리고 어두운 색에 대해 0.96 정도의 AUC 값을 보여주었다. 최근에는 극히 낮은 품질의 검체 DNA에서도 단 한 번의 실행으로 매우 많은 수의 유전자 바이오마커를 분석할 수 있는 MPS 기술의 장점을 극대화하여, 생물학적인 조상 또는 EVC를 예측하는 표준화 및 커스텀 제작 검사 키트가 개발되기도 하였다. 예로, VISAGE (VISible Attributes Through Genomics) 컨소시엄의 연구원들은 HIrisPlex-S 시스템의 41개의 SNP를 생물학적 랜드스케이프에 대한 정보를 제공하는 115개의 SNP와 결합하여 다른 종류의 MPS 플랫폼에서 실행할 수 있는 검사를 개발하였다 [34]. VISAGE 컨소시엄의 연구원들은 또한 눈썹 색, 키, 주근깨와 태닝 등의 피부 특징, 그리고 머리 모양 및 나이와 관련된 머리 색상과 같은 머리카락 관련 표현형 등 다른 EVC를 예측하기 위한 시스템 개발에 있어서도 지속적인 발전을 이루고 있는 중이다.


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그림 2. 법의유전학적 분석에서 마이크로RNA(miR) 분석의 워크플로우


후생유전학 및 DNA 메틸화 분석

유전체(genome)의 DNA 염기서열 내에 인코딩된 정보 외에, DNA 분자는 뉴클레오티드와 염색질(chromatin)에 결합된 단백질의 화학적인 변화 형태에 대한 추가적인 정보 또한 내포하고 있다. 이러한 현상은 광범위하게 보면 후생유전학적인 변화(epigenetic modifications)의 범주에 포함될 수 있다. 이러한 후생유전학적 변형은 다양한 메커니즘을 통해 유전자의 발현 패턴을 변화시키며, 이러한 메커니즘에 오류가 발생할 경우 암의 발생과도 연관이 있음이 입증되었다. 주로 cytosine (C)과 guanine (G) 사이에 일어나는 메틸화(-CH3)는 CpG로 불리며 가장 흔하게 발견되는 후생유전학적 변형 중 하나로, 연령과 조직 유형에 따른 차등적인 메틸화 패턴(differential methylation pattern)이 관찰된다는 사실이 최근 관심을 끌게 되었다 [35]. DNA 메틸화 분석은 일란성 쌍둥이와 이란성 쌍둥이의 구별을 포함한 다양한 법의학적 문제에 응용될 수도 있지만, 현재 이 분야의 연구는 주로 검체의 공여자의 나이 추정과 체액 및 기타 법의학적으로 의미 있는 생물학적 검체의 분석 및 동정 [36]에 초점이 맞춰져 있다 (그림 3).

동일한 유전체 구성을 가진 세포들이 서로 다른 조직으로 분화하기 위해서는 CpG에 대한 차별적인 메틸화가 매우 중요한 역할을 한다. 이러한 조직-특이성은 다양한 기술을 사용한 메틸화 기반 분석 개발에 적용되었다. 수많은 연구에서 혈액, 정액, 타액, 질내액 및 생리혈 등 법의학적으로 중요한 체액의 식별을 위한 후생유전학적 바이오마커의 유용성을 평가하였고 매우 인상적이고 긍정적인 결과를 얻은 바 있다. 검체 내 RNA분자와 DNA분자를 동시에 대상으로 하는 분석은 해당 조직의 유형을 식별하는 데에 상당히 유용한데, 이는 두 가지 서로 다른 유형의 정보가 동일한 분자로부터 온다는 사실을 감안할 때, 이것이 STR 프로필과 해당 조직 유형 사이의 강력한 연관성을 시사하는 증거가 되기 때문이다.

검체 내 DNA 분자로부터 알려져 있지 않은 개인의 연령을 추측하는 능력은 특히 EVC 기법과 병행 시 실무자들에게 매우 결정적인 정보를 제공할 수 있다. 다수의 저자는 연령과 상관관계가 있는 CpG 부위를 파이로시퀀싱(pyrosequencing)이나 단일 베이스 확장, 또는 EpiTyper [37]와 같은 기술을 이용하여 식별, 높은 정확도를 자랑하는 연령 추측 모델을 구축했다. 사람의 연령을 추정할 수 있는 바이오마커는 인체의 여러 가지 조직들 중에서도 특히 전혈(whole blood)에서 가장 높은 정확도를 보였고, 연령 추측을 위한 다수의 MPS 기반 표적 메틸화 측정도구 또한 개발되어 기존 기술의 한계를 극복하고 단 한 번의 측정에서도 높은 민감도로 다수의 CpG 위치를 분석할 수 있게 되었다. 이러한 연령 측정 분석은 추정 연령과 실제 연령 사이의 평균 절대 편차(mean absolute deviance, MAD) 단위로 이루어지는데, 대부분 ±3~4세의 오차 범위를 가진다.


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그림 3. 후생유전체(epigenomics) 분석의 schematic


2.5. 유전 계보 기법(Genetic pedigree)

최근에는 법의유전학적 맥락에서 유전적 계보 적용에 많은 관심이 쏠리고 있다. 법유전학적 DNA 데이터베이스는 STR 프로파일 내에서 일어나는 대립유전자의 공유 비율을 측정하여 용의자와 극도로 가까운(1촌 또는 2촌 이내) 친족을 식별하는 데 효과적으로 사용되어 왔지만, 용의자의 유전체에서 DNA의 확장성을 탐지하는 것에 기반하는 최근의 기술을 적용할 경우 훨씬 더 먼 친척들(3~9촌 까지)까지도 확인해 낼 수 있다. 이러한 신기술은 수십 가지의 SNP 변형을 타이핑(typing)하여, 그 결과를 GEDmatch와 같은 거대 공공 플랫폼에서 공유하는 형식이다 [38]. 범죄 현장 조사에서 회수된 DNA 검체에서 생성된 유전자 프로파일을 사용하여 이러한 온라인 플랫폼을 검색하면 잠재적인 용의자의 친인척이 검색될 수 있고, 그 후 추가적인 유전계보 내지는 가계도 조사를 통해 DNA검체를 회수, 범죄 샘플과 대조할 수 있는 용의자를 추려낼 수 있게 되는 것이다. 한 연구에 따르면, 이러한 유전자 프로파일을 공유하는 공공 데이터베이스를 수사에 이용할 경우 약 60% 정도의 경우에서 3촌 이내에서 용의자의 친인척을 찾을 가능성이 있고 15% 정도에서는 그보다 더 가까운 혈족을 찾아낼 수 있는 것으로 보고한 바 있다. 이는 대상인구의 2%의 유전 데이터를 포함하는 데이터베이스가 전 인구의 99%에 대해 3촌 이내의 가까운 혈족을 찾을 수 있다는 것을 의미하는 것이다. 그러나 이러한 접근방식은 공공 데이터베이스를 이용한, “정당하지 못한 법 집행”의 결과이기 때문에 개인정보보호에 관련된 윤리문제 논란 또한 불거져 나오는 상황이다 [39]. 법 집행기관이 “정당하게” 접근할 수 있는 대부분의 공공 유전데이터 플랫폼은 현재 일반 국민에게 이러한 유형의 대형 공공 데이터베이스에 자신의 유전 데이터가 포함되기를 원하지 않을 경우 거부할 수 있는 선택권을 제공하거나 전자문서를 통해 충분한 설명이 따르는 사전동의(informed consent)를 구하고 있다. 유전자 데이터의 공유와 개인정보보호의 문제, 그리고 이러한 범죄수사의 성격을 띄는 개인 유전자 데이터 검색의 합법성 여부에 대하여는 지속적인 논란이 진행 중이다. 법유전학적인 사용을 목적으로 한 유전계보 조사의 기법에 대한 검증 연구 또한 현 시점에서는 미미한 상태이다. 최근 법의학/법유전체학 관련 기업인 베로젠이 GEDmatch를 인수하게 되면서 범죄 수사에서 유전 계보 탐색 기법을 최대한으로 이용하기 위해 특별히 고안된 키트가 출시되었고, 따라서 이러한 방식이 범죄 수사에서 앞으로 일상화될 것으로 보인다.

3. 맺는 말

이 동향리포트에서는 그 영역이 빠르게 확장되고 있는 법의 유전학 분야의 최근 주요 발전 사항들을 살펴보았다. 그러나 본 동향리포트에서 다룬 내용 말고도 흥미로운 연구 분야들이 많이 존재하는데, 예를 들면 검체 DNA를 추출하는 방법론, 현장 즉석 PCR 검사, 휴대 장치(portable devices)를 이용한 검체의 신속한 현장 처리 및 분석, 환경 마이크로바이옴(environmental microbiome) 등으로 대표되는 비인체 유래 DNA (DNA from non-human organism)의 분석, 그리고 법유전학적 DNA 분석에서 차세대 염기서열 분석(next-generation sequencing) 플랫폼의 적용 분야와 같은 사항들이다. 향후 해당 분야의 연구자들에게는 법의학적 관행과 현장에서는 실제로 어떤 절차로 수사가 이루어지는지를 십분 고려하여 태동한 지 얼마 되지 않은 이 새로운 분야에서 이러한 혁신적인 기법들을 최적화될 수 있는지를 고민하는 것이 최우선 과제로 보인다.

4. 참고문헌

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한형진(2021). 법유전학 분야에서 최근 이루어진 혁신적 변화들. BRIC View 2021-T37. Available from https://www.ibric.org/myboard/read.php?Board=report&id=3939 (Nov 23, 2021)
* 자료열람안내 본 내용은 BRIC에서 추가적인 검증과정을 거친 정보가 아님을 밝힙니다. 내용 중 잘못된 사실 전달 또는 오역 등이 있을 시 BRIC으로 연락(view@ibric.org) 바랍니다.
 
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