한국인 당뇨병 관련 11종 후성유전체 지도 공개

한국인 당뇨병 관련 11종 후성유전체 지도 공개

 

등록일 2016-11-18 담당부서형질연구과

 

 

 

한국인 당뇨병 관련 11종 후성유전체 지도 공개

◇ 한국인 췌장, 신장, 지방세포 11종 후성유전체 지도 작성 및 공개
◇ 국제인간후성유전체 컨소시엄은 유전체관련 “인간게놈지도
   작성(HGP)” 이후 세계 최대 규모 국제협력 연구
◇ 당뇨병 관련 맞춤 예방, 치료 및 관련 약물 개발 발판 마련

□ 질병관리본부(본부장 정기석) 국립보건연구원(원장 박도준)은 질병유전자 발현조절기반구축사업 및 형질분석연구사업의 지원 하에 한국인 당뇨․비만 등 만성질환 관련 질환원인세포 후성유전체 지도 11종[붙임 1, 2]을 공개했다고 밝혔다.
    * 후성유전체지도: 유전자 서열정보외의 다양한 요인들이 작용하여 유전자발현 조절에 영향을 끼치는 현상(예: 세포별, 질병별, 일란성쌍둥이들도 각기 다른 양상을 보임)을 지도화함
   
  ○ 이 연구는 인간의 건강과 질병 극복을 위해 2011년부터 6년간 전 세계 8개국/9개기관이 참여한 국제인간후성유전체컨소시엄 (International Human Epigenome Consortium, IHEC)[붙임 3]으로 수행되었으며, 인간게놈지도작성(Human Genome Project)이후 최대 규모의 국제공동연구이다.

  ○ 국내에서는 만성질환 관련 임상 전문가 김송철 교수팀(서울아산병원 간담도췌외과), 김현회, 강희경 교수팀(서울대학교 신장외과, 소아청소년신장과) 등 관련 분야 전문가들이 참여하였다.

□ 이번에 발표한 연구는 인간 세포 후성유전체 294종에 대한 건강 및 질병관련 지도를 작성하여 공개하였다.
    * 관련웹사이트 : www.ebi.ac.uk/vg/epirr/summary, www.ihec-epigenomes.org

  ○ 기존 연구에서는 인간 세포의 일부에 대한 단편적인 후성유전체 지도를 작성하는 데 그친 반면, 이 연구에서는 국제컨소시엄 공동연구를 통해 인간이 가지고 있는 33개 조직의 294종 세포들에 대한 후성유전체 지도를 작성하였다.

  ○ 국립보건연구원이 공개한 11종 세포의 당뇨병 관련 후성유전체 지도는 당뇨병 발병 원인을 규명하는 데 도움을 줄 것이며, 향후 임상적용이 기대된다.

  ○ 인간세포에 대한 후성유전체지도 작성이 필요한 이유는 유전체는 한 사람의 세포에 동일하게 존재하고 있지만, 후성유전체는 세포별로, 질환별로 상이하게 구성되어 있어서 세포 조절과 질병원인규명에 핵심적인 역할을 하기 때문이다.

  ○ 또한 각 컨소시엄 가입국들은 공개된 정보를 바탕으로 다수의 연구결과를 발표하여 인간의 건강 및 질병 원인을 규명하는데 기여하였다. 향후 11종의 공개된 데이터를 이용하여 후속연구를 추진하면 한국인 주요 만성질환과 암 등 질병의 원인규명을 위한 초석이 될 것으로 기대된다.

□ 이 국제 공동연구 결과는 이 분야 세계 최고학술지인 Cell(Impact Factor 28.71)지의 2016년 11월 17일 제167(5)호에 게재예정이며,

  ○ 국립보건연구원 유전체센터 형질연구과는 활발한 국제공동연구와 국내·외 협력을 통하여 10년간 Nature, Science, Nature Genetics 등 저명한 학술지에 16편을 발표한 성과를 얻었다.

<붙임> 1. 당뇨병 질환원인세포 후성유전체 지도 11종
        2. 후성유전체 용어 설명
        3. 국제인간후성유전체컨소시엄 개요
        4. 유전체지도와 후성유전체지도의 차이점
        5. 후성유전체(DNA 메틸화)란?
        6. 후성유전체지도로 어떻게 질병을 극복할 수 있나요?

붙임 1

 당뇨병 관련 질환원인세포 후성유전체 지도 11종

□ 후성유전체 정보 11종 현황

연번
조직
정상/질환
질환원인세포
1
췌장
정상
췌도세포
2
췌장
정상
췌도세포
3
췌장
정상
췌도세포
4
췌장
전당뇨
췌도세포
5
췌장
전당뇨
췌도세포
6
췌장
전당뇨
베타세포
7
지방
정상
지방세포
8
지방
정상
지방세포
9
지방
정상
지방선구세포
10
신장
만성신장질환
사구체상피세포
11
신장
정상
사구체상피세포

□ 한국인 당뇨병 후성유전체 지도(예시: 당뇨병 타겟유전자 GALR3 부위) 

붙임 2

 후성유전체 용어 설명

□ 후성유전체 : Epigenome; Epi(접두사: 그 외의 것)-genome(유전체서열)

 ○ 후성유전체는 모든 염색체상의 DNA 염기서열 자체의 변화가 아닌, 염기서열의 주변 환경에 의해 유전자 발현에 영향을 미치는 현상 (DNA 메틸레이션과 히스톤변형 등)을 체계적으로 연구하는 것을 말하며,
 ○ 이는, 동일한 염기서열을 가진 하나의 전구세포에서 분화한 인간의 250여개의 세포들이 다양한 기능과 구조를 가지게 되는 것이 후성유전에 의해 나타나는 대표적인 현상임
 ○ 한편, 생로병사의 모든 생명 현상이 인간 DNA 염기서열(30억개)에 담긴 유전정보 그대로 일어나는 것은 아니고, 살면서 겪는 환경의 차이가 유전정보를 다르게 발현시킬 수 있다는 것을 말하며,
     ※ 어떤 환경, 무엇을 먹느냐?, 어떤 습관을 지니느냐에 따라 우리 몸의 DNA가 바뀌진 않더라도 그 유전정보를 사용하는 방식은 바뀐다(유전자발현 양의 변화가 있음).
 ○ 즉, 이러한 유전정보를 다르게 발현 시키는 현상을 연구하는 것이 후성유전(학)체(後成遺傳體) 이다.

    *후성유전: 유전자 서열정보외의 요인들이 작용하여 유전자발현의 조절에 영향을 끼치는 현상( 예: 세포별, 질병별, 일란성쌍둥이들도 각기 다른 양상을 보임)
    *후성유전체: 후성유전현상을 전체 염색체 수준에서 지도를 작성하여 세포별 비교 표준으로 사용될 수 있게 함
    *후성유전체지도: 염색체상의 후성유전체 변이의 목록을 작성한 지도

붙임 3

 국제인간후성유전체컨소시엄(IHEC) 개요

□ 국제인간후성유전체 컨소시엄 개요

 ○ (배경) 인간의 맞춤·예측 의학을 달성하기 위하여 인간게놈프로젝트를 기반으로 진행된 전장유전체분석연구 결과로 질병 전체를 설명할 수 있는 설명력이 부족함에 따라 이를 보완하기 위한 후성유전체프로젝트가 제안되고 있음
 ○ (목적) 전 세계 연구자들이 독립적으로 수행하고 있는 후성유전체연구를 조직화하여 참조후성유전체데이터(reference epigenome) 생산
 ○ (내용) 컨소시엄에서 제시하는 인체유래 세포 250종 대상 1000개 후성유전체지도를 확보하여, 국제공동연구 추진
 ○ (기대효과) 질병 예측 및 치료를 위한 활용기반구축, 중복투자방지, 거대데이터 공유
 ○ (질병관리본부 국립보건연구원참여) 한국인 만성질환 관련 세포 50종의 후성유전체데이터 기탁 및 질병원인 후성유전체마커 발굴

□ IHEC 가입국 및 후성유전체 지도 공개 현황

연번
IHEC 가입국/프로그램
후성유전체 지도 공개 건수
타겟 세포 종류
1
미국/ NIH 로드맵 Epigenomics
62
성인 및 태아 세포
2
미국/ NIH/NHGRI ENCODE
0
세포주 및 원시세포 진행중
3
유럽/ Blueprint
112
혈액세포
4
독일/ DEEP
19
당뇨, 비만, 류머티스 등 만성질환 관련세포
5
캐나다/ 국립보건연구원
80
암, 지방세포 등
6
일본/ CREST
21
간, 콩팥, 심혈관,
생식기 세포
7
한국/ 국립보건연구원
11
당뇨,비만 관련 세포
8
싱가포르/ GIS
0
뇌, 신경세포 등 진행중
9
홍콩
0
계획중

※ 영문명 약어:  the NIH Roadmap Epigenomics Program; the NIH/NHGRI ENCODE Project; European Union FP7 BLUEPRINT Project; DLR-PT for BMBF German Epigenome Programme DEEP; CIHR Canadian Epigenetics Environment, and Health Research Consortium (CEEHRC); AMED-CREST/IHEC Team Japan; KNIH Korea Epigenome Project; the Singapore Epigenome Project;  Hong Kong Epigenomics Project

붙임 4

 유전체지도와 후성유전체지도의 차이점

□ 유전체 지도 작성

 ○ 유전체 지도는 게놈상의 염기서열을 분석하며 각 염기서열의 차이(ATGC의 분포)를 발굴하여 지도로 표시하며 질병 연관성을 분석함

□ 후성유전체 지도 작성

 ○ 후성유전체 지도는 ATGC중 C 염기서열이 있는 곳에서 검은 색 채워진 점(B)으로 나타나며 이의 비율을 계산하여 메틸화지도를 작성함(A), 즉 유전체 염기서열 중 C(시토신)의 메틸화 정도만을 측정하여 지도로 나타냄, 이를 ATGC외의 제5의 염기(mC)라고 칭하기도 함

붙임 5

 후성유전체 (DNA 메틸화)란?

□ DNA 메틸화

붙임 6

 후성유전체지도로 어떻게 질병을 극복 하나요?

□ 후성유전체지도를 이용하면 개인간 질병감수성 차이를 설명

□ 후성유전체의 차이에 의해 암 및 비만 발생이 동물실험에서 보고됨

□ 후성유전체는 유전체와 달리 환경, 식이에 따라 가역적인 성질을 지니므로 이를 이용한 암 및 만성질환 치료제 개발이 활발함

동맥경화치료를 위한 후성유전저해제
개발 예시(RVX-208, 임상시험중)