진유전체

3. 통계

인간 엑솜은 대략 233,785개의 엑손으로 구성되어 있으며, 이 중 약 80%는 길이가 200 염기쌍 미만이다. 엑솜은 전체 게놈의 약 1.1%(약 30 메가베이스)의 DNA를 구성한다.^[2][3][4] 게놈의 매우 작은 부분을 차지하지만, 엑솜 내의 돌연변이는 질병에 큰 영향을 미치는 돌연변이의 85%를 차지하는 것으로 생각된다.^[5]

4. 차세대 염기서열 분석 (NGS)

차세대 염기 서열 분석(NGS)은 대량의 DNA 염기서열을 빠르게 분석하는 기술로, 유전학 연구에 혁신을 가져왔으며, 생어 시퀀싱과 같은 이전 방법을 대체하고 있다.^[6] NGS는 유전적 변이를 확인하는 신뢰성 높고 비용 효율적인 방법이며, 연구자들이 며칠에서 몇 주 안에 전체 게놈을 분석할 수 있게 해준다. 이는 의료 및 연구 분야에서 NGS가 널리 활용되는 이유 중 하나이며, 몇 달씩 걸리던 이전 방법에 비해 획기적인 발전이다.^[6] NGS 기술에는 전체 엑솜 시퀀싱과 전체 게놈 시퀀싱 등이 있다.

4. 1. 전체 엑솜 시퀀싱 (WES)

4. 2. 전체 게놈 시퀀싱 (WGS)

4. 3. 윤리적 고려 사항

5. 질병 및 진단

엑솜 시퀀싱은 전체 유전체 대신 엑솜을 시퀀싱하여 희귀 유전 질환을 진단하는 데 더 비용 효율적이고 효과적인 방법이다.^[7][8] 엑솜은 전체 유전체의 1.5%만을 차지하므로, 이 과정은 유전체를 구성하는 30억 염기쌍 대신 약 4천만 염기를 시퀀싱하여 비용 효율적이고 빠르다.^[10] 핵형 분석 및 마이크로어레이와 같은 다른 방법보다 더 효과적인 것으로 밝혀졌다.^[9]

필수 단백질의 기능을 손상시키는 희귀한 돌연변이는 멘델 질환의 대다수를 구성하며, 멘델 유전자좌에서 질병을 유발하는 압도적인 다수의 돌연변이는 코딩 영역 내에서 발견될 수 있다.^[13]

전체 엑솜 시퀀싱은 다양한 유전 질환의 발견을 이끌고 희귀 유전 질환 환자의 진단율을 높인 최근 기술이다. 임상 환경에서 전체 엑솜 시퀀싱은 희귀하고 이전에 알려지지 않은 질환을 가진 환자의 관리를 변화시켜 의사가 더욱 표적화되고 개인화된 중재를 개발할 수 있게 할 잠재력이 있다.^[14]

예를 들어, 바터 증후군은 염분 소실 신병증이라고도 하며, 저혈압, 저칼륨혈증, 알칼리증을 특징으로 하는 신장의 유전 질환으로, 근육 피로와 다양한 수준의 치명률을 초래한다.^[15] 이 질환은 백만 명 중 한 명 미만에게 영향을 미치는 희귀 질환인데, 전체 엑솜 시퀀싱을 통해, 이전에 바터 증후군과 관련된 전형적인 돌연변이를 보이지 않던 환자들이 이 질환이 관심 유전자좌 밖의 돌연변이를 가지고 있다는 사실이 밝혀진 후 공식적으로 진단을 받았다.^[5] 따라서 그들은 질병에 대한 더 표적화되고 생산적인 치료를 받을 수 있었다.

엑솜 시퀀싱은 20개 이상의 멘델 또는 단일 유전자 질환의 유전적 기초를 결정하는 효율적인 전략임이 입증되었다.^[20]

5. 1. 질병 진단에서의 한계와 미래

참조

_[1] 논문 Exome sequencing as a tool for Mendelian disease gene discovery 2011-09
_[2] 논문 Distributions of exons and introns in the human genome 2004
_[3] 논문 The sequence of the human genome 2001-02
_[4] 논문 Targeted capture and massively parallel sequencing of 12 human exomes 2009-09
_[5] 논문 Genetic diagnosis by whole exome capture and massively parallel DNA sequencing 2009-11
_[6] 웹사이트 What are whole exome sequencing and whole genome sequencing? https://ghr.nlm.nih.[...] National Library of Medicine, National Institutes of Health, U.S. Department of Health & Human Services 2019-11-07
_[7] 논문 Whole exome sequencing in Alopecia Areata identifies rare variants in KRT82 2022-02
_[8] 논문 Clinical whole-exome sequencing for the diagnosis of mendelian disorders 2013-10
_[9] 서적 Perinatal Genetics Content Repository Only! 2019-01-01
_[10] 논문 Exome sequencing: one small step for malignant hyperthermia, one giant step for our specialty—why exome sequencing matters to all of us, not just the experts 2013-11
_[11] 논문 Whole-genome sequencing is more powerful than whole-exome sequencing for detecting exome variants 2015-04
_[12] 서적 Medical and Health Genomics Academic Press 2016-01-01
_[13] 논문 Genetic diagnosis by whole exome capture and massively parallel DNA sequencing 2009-11
_[14] 논문 Whole-exome sequencing in undiagnosed genetic diseases: interpreting 119 trios 2015-10
_[15] 웹사이트 Bartter syndrome https://ghr.nlm.nih.[...] National Library of Medicine, National Institutes of Health, U.S. Department of Health & Human Services 2019-11-19
_[16] 논문 Diagnosing rare diseases after the exome 2018-12
_[17] 논문 Targeted capture and massively parallel sequencing of 12 human exomes 2009-09
_[18] 논문 Exome sequencing of a colorectal cancer family reveals shared mutation pattern and predisposition circuitry along tumor pathways 2015
_[19] 논문 Genetic diagnosis by whole exome capture and massively parallel DNA sequencing 2009-11
_[20] 논문 Exome sequencing as a tool for Mendelian disease gene discovery 2011-09