인체 조직 3차원 게놈지도 해독 성공…질환 관련 숨은 유전정보 찾는다

↑ KAIST 등 한미 공동 연구진이 작성한 인체 조직의 3차원(3D) 게놈 지도 예시. [자료 제공 = KAIST]

한미 공동 연구진이 인체 조직의 3차원(3D) 유전체(게놈) 지도를 해독하는 데 성공했다. 1차원 염기서열 해독만으로는 알 수 없는 인체 유전정보를 파악할 수 있게 된 것으로 각종 복합 질환의 원인을 규명하고 근본적인 치료법을 제시할 수 있을 것으로 기대된다.
정인경 KAIST 생명과학과 교수와 빙 렌 미국 루드윅암연구소(LICR) 교수 등 공동 연구진은 인체 27개 조직의 3D 게놈 지도를 해독하고, 이를 바탕으로 치매, 심혈계질환 등 2만7000여 개의 복합 질환과 관련된 유전 변이 기능을 예측했다고 24일 밝혔다. 질환과 직접 연관돼 있는 인체 조직을 표적으로 한 3D 게놈 구조가 밝혀진 것은 이번이 처음이다. 연구 결과는 국제학술지 '네이처 제네틱스' 9월 10일자 온라인판에 게재됐다.
그동안은 1차원적인 염기서열 정보만을 토대로 인간 게놈을 해독하고 질환과의 연관성을 규명하려는 시도를 해왔지만, 게놈의 98%를 차지하는 비전사 영역에 존재하는 다수의 중요한 유전정보를 해독하지 못하는 한계가 있었다. 반면 3D 게놈 구조에 의해 형성되는 염색질 고리 구조를 활용하면 멀리 떨어진 비전사 영역의 유전정보까지 분석 가능한 것은 물론, 유전자를 조절하는 것도 가능하다는 게 연구진의 설명이다.
연구진은 인체 내 27개 조직을 대상으로 이들 게놈의 3D 구조를 규명하기 위해 전사 촉진 부위만 선택적으로 분석하는 '표적 염색질 3차 구조 포착법'으로 불리는 새로운 실험 기법을 활용해 고해상도의 3차원 게놈 지도를 완성했다. 그 결과 인간 게놈에 존재하는 90만개의 3차원 게놈 염색질 고리 구조를 발굴했고 이들 중 상당수가 각 인체 조직에 특이적으로 존재한다는 사실을 규명했다.
연구진은 3D 게놈 구조를 기반으로 지금까지 기능이 명확하게 정의되지 않았던 2만7000여 개의 질환 연관 유전 변이의 표적 유전자를 정의하고 이들 변이의 기능을 예측했다. 뿐만 아니라 각 질환의 표적 유전자 유사도를 비교 분석해 질환 간 상관관계를 규명하고 이를 바탕으로 여러 질환에 공통으로 관여하