암 게놈 패널을 이용한 정확한 백혈병 변이 검색

  최근 급성 림프구성 백혈병으로 인한 젊은 프로게이머의 죽음은 백혈병에 대한 관심을 고취시키고 있다. 주로 소아에서 발생되는 급성 림프구성 백혈병이 성인에게서 발병하게 되면 예후가 좋지 않다. 급성 림프구성 백혈병이 무엇인지에 대해 알아보자.

급성림프구성 백혈병

  소아에서 주로 발생하며, 미국 통계상으로는 연간 10만 명당 1.2명이 발생한다. 환자 나이의 중앙값은 11세인데, 남자들에게서 다소 많이 발생하는 경향이 있다. 2011년에 발표된 중앙암등록본부 자료에 의하면 2009년에 우리나라에서는 연 192,561건의 암이 발생되었는데, 2009년 조혈계 암 중 림프구성 백혈병은 연 658건으로 나타나고 있다. 발생빈도는 전체 암 중 0.34%를 차지하고 있으며 남녀를 합쳐서 본 연령대별로는 10대 미만이 26.3%로 가장 많고, 10대가 16.9%, 70대가 10.8%의 순이다.

NGS를 이용한 백혈병에서 변이발견

  NGS를 이용하여 백혈병 환자에서 97개 암 유전자를 타겟으로 하여 Re-sequencing을 하였으며 최적의 민감도와 특이성을 검출할 수 있는 분석 파이프라인 9개를 여러가지 경우로 조합한 후 분석해 보았다. 그 결과 가장 최적의 값을 보이는 분석 파이프라인을 선정하였고 이 선정된 분석파이프라인을 암패널 유전자에서 사용하여 백혈병과 관련된 돌연변이를 검출하였다.

Figure 1. 최적의 분석파이프라인을 선별하기 위한 민감도와 특이성 조절 결과

  변이 탐지결과, 대부분이 Nonsynonymous 변이(블루)가 대부분 이였으며 그 다음으로 synonymous 변이(노란색)가 탐지되었다. 이 결과를 통해 급성 림프구성 백혈병과 관련있는 driver변이를 확인할 수 있었다. 또한 백혈병 세포에서도 암패널 유전자의 변이를 분석하였다. 세포에서는 발견되지 않고 환자에서만 발견된 유전자변이, 발암과정에서 중요한 역할을 한다고 알려져 있는 RAS/MAPK 신호전달과정에서 음성조절자인 SPRY4에서 유전자변이, 백혈병이 재발된 환자에서만 발견되는 변이 등을 확인할 수 있었다.

　　　　　　　　　　　　　　　　Figure 2. 18개 세포와 15명의 환자에서 45개 암 유전자의 변이결과

  또한 세포에서 유전자 변이를 분석한 결과 특이하게 환자에서는 탐지되지 않은 변이가 세포에서는 탐지되어 이 변이 발생경로를 알기 위한 추가 실험을 수행하였다.

세포배양과정에서 획득되는 변이들

  첫 분양 받은 세포, 현재 배양중인 세포, 그리고 현재 판매되는 세포에서 동일한 변이의 변화를 비교해 본 결과, 세포를 배양하는 환경과 체내환경이 다르기 때문에 세포배양 횟수가 증가함에 따라 획득된 변이가 축적된다는 결과를 확인하였다.

맺음말

  NGS에서 이용 가능한 분석파이프라인 조합을 개발하였으며 이를 이용하여 탐지된 변이를 확인해 본 결과 백혈병 유발과 연관있는 유전자 변이를 발굴 할 수 있었다. 또한 병의 재발에 따른 신규 유전변이까지 탐지할 수 있었다. 이 연구를 통해 임상에서 쉽고 정확하게 변이발굴을 할 수 있는 NGS 장점을 다시한번 확인 할 수 있었다.

참고문헌

1. Li H, Durbin R (2010) Fast and accurate long-read alignment with Burrows-Wheeler transform. Bioinformatics 26: 589–595. doi: 10.1093/bioinformatics/btp698..

2. Aifantis I, Raetz E, Buonamici S (2008) Molecular pathogenesis of T-cell leukaemia and lymphoma. Nat Rev Immunol 8: 380–390. doi: 10.1038/nri2304.

역저자

글 : Jeon.EunSook(eunsook.jeon@therabio.kr)

편집 : Park.HyeonJi, Ahn.Kung

키워드 : 비동의변이(Nonsynonymous mutation), Resequencing, 급성림프구성 백혈병(acute lymphoblastic leukemia)