나노포어 시퀀싱으로 단일 검사에 성공: 40여 개 STR 유전질환 진단 기술 소개

Comprehensive genetic diagnosis of tandem repeat expansion disorders with programmable targeted nanopore sequencing
저널: Science Advances (2022)

나노포어 기반 맞춤형 STR 시퀀싱의 새로운 가능성

---

연구 배경

 

유전자 내 특정 반복 서열(STR: Short Tandem Repeat)의 비정상적인 확장은 다양한 신경·근육계 유전 질환을 유발합니다.
하지만 기존 검사법(예: PCR, Southern blot, Sanger, Illumina MPS)은:

• 분석 가능한 유전자 수가 제한적이고,
• 확장 크기, 반복 모양, 내부 구조,
• 그리고 메틸화 상태까지 한 번에 알기 어렵습니다.

이에 연구팀은 Oxford Nanopore Technologies(ONT)의 프로그래머블 타겟 시퀀싱(ReadUntil)을 활용해 단일 검사로 여러 STR 관련 질환을 정확하게 진단하는 방법을 개발했습니다.

---

연구 내용 요약

 

진단 대상 질환

이 연구는 다음과 같은 40개 이상의 STR 관련 유전 질환을 분석 대상으로 삼았습니다:

• 헌팅턴병 (HTT)
• 소뇌성 운동실조증 (SCA1, SCA3 등)
• 근긴장성 이영양증 (DMPK, CNBP)
• 취약 X 증후군 (FMR1)
• ALS/FTD (C9orf72)
• 간질, 유전성 실명, 지적 장애 등 다수의 희귀 질환

기술적 접근법

• ReadUntil 기반 타겟 시퀀싱: STR 관련 유전자만 선택적으로 시퀀싱
• 길이·구조·염기서열 동시 분석: STR 크기뿐 아니라 내부 변이, 메틸화까지 포착
• 바이오인포매틱스 최적화: 확장 반복, 패턴 중단, 염기변이, 메틸화 상태까지 정밀 분석

분석 대상

• 총 27명의 환자(확진자 + 미진단자 포함)
• 기존 검사법으로 확인된 사례와의 정확도 비교 및 검증

---

주요 결과

• 27명 전원에서 병원성 STR 확장 정확히 진단 성공
• 정확도 100%, 기존 방법과 완벽히 일치
• 확장된 반복 내에 존재하는 비정형 구조(중단 반복)와 염기 치환 변이까지 식별 가능
• DNA 메틸화 상태까지 동시 분석 가능

특히 Fragile X (FMR1)의 CGG 반복처럼, 확장 크기와 메틸화 유무가 함께 진단 기준인 경우에 매우 유용합니다.

---

연구의 의의

• 기존에는 여러 검사를 병행해야 했던 질환을 단일 시퀀싱만으로 진단 가능
• STR 구조, 서열, 메틸화 정보를 한 번에 확보 가능
• 빠르고 정확하며, 여러 질환을 동시에 다룰 수 있는 확장성 높은 진단법

향후 임상 유전 진단, 산전 검사, 신경계 질환 진단 플랫폼으로서의 확장 가능성이 매우 큽니다.

---

논문 원문 보러가기