4個國 參與 T2T 컨소시엄 鹽基 30億雙 完璧히 解毒
‘텔로미어 투 텔로미어(T2T)’ 컨소시엄 科學者들이 DNA 鹽基雙 30億雙을 完璧히 解讀한 인간 誘電體 情報를 公開했다. 빨간色 領域은 T2T컨소시엄이 解決한 以前에 漏落된 시퀀스를 나타낸다. 사이언스/資料 T2T컨소시엄 提供
2003年 처음 發表된 人間 遺傳體(게놈)의 完全한 鹽基序列은 실제로는 空白이 많았다. 誘電體를 構成하는 30億 雙의 DNA 鹽基雙 中 15%假量을 기술적 限界로 確認하지 못했다. 反復되는 鹽基雙이 많은 染色體 中心에 있는 ‘동원체’는 相當 部分 알아내지 못했다. 그 뒤로도 人間 遺傳體 프로젝트를 통해 인간 參照 遺傳體 解毒 情報가 構築됐고 資料가 追加됐지만 2019년까지도 8%는 '空白'으로 남았다. 여러 나라의 科學者들이 共同 硏究를 통해 마침내 이 空白을 채우는데 성공했다.
美國·英國·獨逸·러시아 4個國 33個 硏究機關 科學者 114名으로 構成된 ‘텔로미어 투 텔로미어(T2T)’ 컨소시엄은 31日 國際學術誌 ‘사이언스’에 DNA 鹽基雙 30億雙을 完璧히 解讀한 인간 誘電體 情報를 公開했다. 텔로미어는 染色體 兩 끝에 있는 末端 鹽基序列로 T2T는 遺傳體 全體를 뜻한다.
○遺傳體 읽는 새 眼鏡 쓴 것과 같은 成果
硏究팀은 새롭게 登場한 遺傳子 解讀 方式으로 한 番에 數萬 個 以上 鹽基雙 序列을 읽어내는 ‘롱 리드’를 適用해 過去의 技術的 難題를 克服했다. 앞선 人間 誘電體 分析에는 DNA를 約 150鹽基雙 길이로 잘게 잘라 解讀한 뒤 다시 元來 DNA로 짜맞추는 ‘쇼트 리드’ 技術이 쓰였다. 問題는 人間의 DNA 中 反復되는 部分이 너무 많아 位置를 特定할 수 없는 境遇가 생긴다는 點이다. 파란 하늘이 배경인 퍼즐을 맞추는데 너무 비슷한 조각이 많아 正確한 位置를 찾기 어려워지는 것과 같은 理致다.
反面 롱 리드는 遺傳子의 鹽基序列을 한 番에 1萬 個 以上 읽어내는 詩퀀싱 技法이다. 反復되지 않는 部分까지 퍼즐 조각에 包含시켜 相對的으로 맞추기 쉬운 큰 퍼즐 조각을 만드는 原理다. 연구팀은 生命工學企業 팩바이오의 ‘하이파이(HiFi)’ 技術과 옥스퍼드 나노포어의 ‘울트라 롱 리드’ 技術을 섞어 활용했다. DNA를 자른 後 고리 形態로 만들어 여러番 읽는 方式으로 정확도를 높인 하이파이는 한 番에 約 2萬 個의 鹽基雙을 正確하게 分析한다. 나노미터(nm·10억 分의 1m) 크기 구멍에 DNA를 通過시켜 鹽基雙을 읽는 細胞의 機能을 具現한 울트라 롱 리드는 正確度는 다소 떨어지지만 한 番에 最大 100萬 個의 鹽基雙을 읽어낸다.
硏究팀은 이番에 2億 個의 DNA 鹽基雙을 새롭게 밝혀내면서 人間 遺傳體 中 解讀된 鹽基雙의 數를 30億 5500萬雙個로 늘렸다. 蛋白質을 만들 수 있는 遺傳子 約 2000個와 DNA 變異 200萬 個도 새로 發見했다. 622個 變異는 疾患과 聯關된 遺傳子에서 確認됐다. T2T 컨소시엄 共同 議長인 애덤 필리피 NHGRI 先任硏究員은 “마치 새 眼鏡을 쓰는 것과 같다”며 “모든 것을 明確하게 볼 수 있고 遺傳體 序列이 무슨 뜻인지를 理解하는데 한 발 더 다가섰다”고 評價했다.
硏究팀은 向後 誘電體 分析 正確度를 높이고 人種 等 誘電體의 多樣性도 擴大할 計劃이다. 이番에 構築된 유전체는 유럽 男性의 誘電體가 쓰였는데 아직 오류가 0.3% 包含될 수 있다고 推定된다. 硏究팀은 첫 分析에서는 誤差 確率을 줄이기 위해 父系의 X染色體(性染色體)를 가진 細胞를 利用했다. 하지만 追加로 또 다른 性染色體人 Y染色體에 對해서도 分析을 進行해 데이터를 이番에 함께 公開했다. 인간 汎遺傳體 參照 컨소시엄과도 손을 잡고 2024年까지 全 世界 350名의 遺傳體를 分析하는 作業도 進行中이다.
○難妊·다운症候群 解決 실마리...값싸고 빠른 分析技術의 勝利 評價
人間 遺傳體를 밝혀내면 誘電體의 기초적 特性과 함께 遺傳子와 關聯된 各種 疾患의 起源을 밝혀내는 데 도움을 줄 수 있을 것으로 期待된다. 사이언스는 이날 이番에 構築한 人間 誘電體 指導로 硏究한 유전체 構造와 遺傳子 變異에 關한 硏究 結果 6篇도 함께 發表했다. 그동안 人間 誘電體에서 밝혀지지 않았던 動原體의 構造를 알게 되면서 염색체 雙이 減數分裂에서 分離되지 않아 일어나는 難妊 疾患과 다운증후군을 豫防할 새로운 길이 열렸다고 評價했다. 現生人類와 類人猿, 古人類와의 유전체 比較를 통해 進化의 起源을 밝히는데도 活用될 것이란 期待도 나왔다.
이番 成果는 더 값싸고 精巧해진 인간 誘電體 分析 技術의 勝利라는 評價도 나온다. 인간 遺傳體 프로젝트가 13년간 30億 달러(3兆 6309億원)의 豫算을 投入한 것과 달리 T2T는 겨우 4年이 걸렸다. 誘電體 分析에 쓴 費用도 約 100萬 달러(12億 원)에 머문다. 속도와 費用에서 飛躍的인 成長이 일어난 셈이다. 전문가들은 技術이 高度化하면 未來에는 누구나 自身의 遺傳體를 判斷하고 油田 危險을 診斷하는 時代가 올 것으로 보고 있다.
이 論文에는 이아랑 美國 國立人間誘電體硏究소(NHGRI) 硏究院이 제1저자로 參與했다. 이 硏究員은 “컨소시엄에서 確保한 技術로 只今은 數 週 內로 人間 遺傳體를 正確히 確認하는 게 可能하다”며 “未來에는 하루 만에 100萬 원 以下로 自身의 遺傳體를 分析하고 疾病 治療에 活用하는 시대가 올 것”이라고 말했다.
