서울대, 심혈관 질환에 관여하는 13개 핵심유전자 발견

[아이뉴스24 최상국 기자] 서울대 연구팀이 여러 가지 만성 심혈관질환에 동시에 관여하는 핵심유전자 13개를 발견했다고 12일 발표했다.

서울대 의과대학 한 범 교수 연구팀은 여러 가지 만성질환을 동시에 일으키는 '핵심유전자'를 발굴하는 알고리즘인 '플레이오(PLEIO)'를 개발하고, 이 알고리즘을 사용해 심장병, 당뇨, 고혈압, 고지혈증, 비만 등 심혈관질환에 동시에 영향을 끼치는 13개의 핵심 유전자를 발굴했다고 밝혔다.

이 유전자들은 지금까지 심혈관질환 연구에서 전혀 보고되지 않은 새로운 유전자들이었다. 연구팀은 질병간 네트워크 분석을 통해 유전질병 메커니즘을 이해하는 새로운 길을 제시할 것으로 기대했다.

하나의 유전자는 여러 가지 질병의 발현에 동시적으로 영향을 줄 수 있다. 이러한 유전자를 '다면발현 유전자'라고 하며, 질병 간 네트워크의 중심부에 위치해 있어 '핵심유전자'라고 부른다.

심장 질환, 고혈압, 당뇨 등 많은 만성질환은 가족력이 큰 영향을 끼치며, 이는 유전적 영향이 크다는 것을 의미한다. 하지만 정확히 어떤 유전자들이 중요한 역할을 하는지는 아직 완벽히 알려져 있지 않다. 연구자들이 각각의 질병을 따로 연구하는 것도 그 이유중 하나다. 하나의 질병만을 연구할 때에는 표본의 숫자도 제한이 되며, 각각의 유전자가 가지는 복잡한 의미와 큰 그림을 놓치게 될 수 있는 것이다. 따라서 최근 여러 가지 질병의 빅데이터를 하나로 묶어서 분석하는 네트워크 분석이 중요한 대안으로 주목받고 있다.

질병간 네트워크에서 가장 중요한 것은 다양한 만성질환을 동시에 일으킬 수 있는 다면발현 유전자(pleiotropic locus), 즉 '핵심 유전자'이다. 예를 들어, 인간 유전자 22번 염색체에 있는 한 유전자의 결실(deletion)은 자폐증과 조현병 발현에 함께 연관된다. 다면발현 유전자를 식별하는 것은 인간의 생리적 메커니즘을 이해하는데 도움을 주며, 다수의 질병에 대한 공동 치료 표적을 제시함으로써 중요한 임상정보를 제공할 수 있다.

서울대 연구팀의 '플레이오(PLEIO)' 알고리즘은 질병 간 네트워크 분석을 통해 핵심유전자를 높은 민감도로 식별할 수 있도록 개발된 프로그램이다. 플레이오는 여러 질병의 유전체 연구결과들을 하나로 통합해 분석하며, 질병간의 네트워크 관계를 고려해 핵심 유전자를 효과적으로 찾아낸다. 즉 유전체 수준의 다면발현 유전자 지도를 만들어 주는 것이다.

연구진은 플레이오를 사용해 심혈관질환과 관련 있는 18개 질병 특질들과 각 유전자들의 영향을 빅데이터로 분석해 이 질병들에 동시적으로 영향을 끼치는 핵심 유전자를 발굴했다.

한 범 교수는 “핵심유전자 발굴 알고리즘들을 비교한 결과, 플레이오는 현존하는 알고리즘들 중에서 모든 상황에서 가장 높은 민감도를 보였다. 핵심유전자의 발굴은 만성질환의 발병 메커니즘을 이해하는데 중요한 역할을 할 것으로 기대한다"고 전했다.

이번 연구는 한국연구재단의 중견연구자지원사업과 아산사회복지재단의 의생명과학분야 박사과정 장학금의 지원을 받아 진행됐으며, '미국 인간 유전학 저널(American Journal of Human Genetics)'에 최근 게재됐다. (논문명: PLEIO: a method to map and interpret pleiotropic loci with GWAS summary statistics)

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