집단유전학의 전문가, 김희발 교수님과의 인터뷰

1. 교수님은 생물정보 및 집단 유전학 연구실을 운영하고 계신데요. 집단 유전학이란 학문은 구체적으로 무엇을 연구하며, 이를 위해 이용되는 학문과, 집단유전학이 적용될 수 있는 구체적인 분야의 예를 들어 주실 수 있을까요?

  집단유전학은생물학적 집단을 대상으로 유전학을 연구하는 학문분야라고 말할 수 있습니다. 집단이라고 하는 것은 당연히 같은 종(species)을 말하는 것이고 지역적으로 같은 지역에 있어도 다른 종 사이를 같은 집단이라고 말하지 않습니다. 따라서 집단유전학은 집단의 변화를 특히나 유전적 변화를 일으키는 프로세스가 무엇이고 이것이 어떻게 작용하는가? 그리고 하나의 집단과 다른 집단이 서로 달라지는 프로세스는 무엇이고 최종적으로 어떤 작용에 의해 종분화가 일어나는가? 또는 현재 집단에 어떤 종류의 유전적 변이가 얼마나 존재하는가? 그리고 이러한 유전적 변이를 보존하거나 제거하는 힘은 무언인가? 등등의 문제를 다룬다고 말할 수 있습니다.

  이전에 집단유전학을 연구하시는 과학자들은 대부분 이론 집단 유전학에 머물러 있었고, 따라서 시뮬레이션 등에 기초한 증명이 대부분이었는데 최근 대용량의 유전체 특히나 집단유전체 자료의 생산이 가능하게 되면서 집단유전학의 이론은 아주 실용적이고 구체적인 유전체 자료 해석의 도구로 이용되고 있습니다.

  따라서 저와 같이 이론집단유전학이 약한 사람도 충분히 집단유전학 이론을 유전체 자료의 해석에 이용할 수 있는 시대가 되었다고 보고 있습니다. 우리 연구실은 이러한 집단유전학적 이론을 유전체 자료의 해석에 이용하고 있습니다. 이는 항생제 저항성 미생물의 원인 유전자를 찾는 것에서부터 가축이나 작물의 domestication 과정에서 변화한 유전원인을 찾는 것뿐 아니라 인류의 변화와 인종 별 질병 저항성 원인을 찾는데 까지 광범위하게 적용되고 있습니다.

2. 최근에 발표하신 논문을 말씀 드리지 않을 수 없는데요. 한국인의 복합형질에 대한 통계 분석 결과로는 이번이 처음이라고 알고 있습니다. 개인 유전정보를 근거로 하는 맞춤 의학에 있어 이번 논문의 결과가 어떤 의미를 갖는지 설명해주실 수 있을까요?

  이번에 PLoS Genetics에 발표한 논문은 (제목: Ubiquitous polygenicity of human complex traits: genome-wide analysis of 49 traits in Koreans.)로 질병관리본부에서 생산한 KARE(Korean Association Resource) 데이터를 이용하고 있습니다. 2013년 현재 기준으로 scholar google에서 단순 검색했을 때 KARE 데이터를 통해서 발표된 논문이 200편이 넘는 것으로 추정되고 있습니다. 그러나 대부분의 논문은 형질과의 연관을 보는 GWAS 연구에 집중되어 있습니다. 우리 연구실에서 발표한 이번 논문은 기존의 GWAS 연구 방식과는 다른 혼합모형(mixed model)로서 유전체 전체 자료를 사용하였을 경우 각 복합형질에 대한 SNP chip으로 설명해 낼 수 있는 부분이 얼마인가를 계산한 것입니다. 이는 최근 많은 논쟁이 이루어 지고 있는 잃어버린 유전력(missing heritability) 문제를 정리하고 인간의 복합형질의 다인자성이 기존에 예상되는 것보다 훨씬 더 깊고 광범위하다는 것을 보여주고 있습니다.

  이번의 연구결과를 본다면 최소한 사람의 개인 유전정보를 이용하기 위해서는 GWAS 연구를 통한 효과가 큰 몇 개의 유전요인만 분석해서는 거의 맞춤의학의 실현이 불가능하다는 것을 보여주고 있습니다. 따라서 전체 유전체를 대상으로 분석하는 것이 필요하다는 것이 핵심내용이라고 할 수 있습니다.

3. 유전정보에 근거한 표현형의 연관성은 우생학과 같은 이슈를 생기게 할 수 있는데요. 이번 논문 발표의 49개 항목을 선정하심에 있어 특별한 기준이 있었는지, 있었다면 그 기준을 알려 주실 수 있을까요?

  인간에게 있어서 우생학은 절대 있을 수 없는 일입니다. 아주 은밀하게 우생학자들이 인종간의 차이 특히나 IQ와 같은 것으로 우생학적 주장을 하지만, 그것은 인간이 개량의 대상이 아니라는 존엄성뿐만 아니라 과학적 이유에서도 터무니 없는 주장이라고 할 수 있습니다. 다만 유전학자로서 인종간의 차이가 존재한다는 것은 인정해야 합니다.

  이번에 선정한 49개의 항목은 대부분 복합 형질 중에서도 일반사람들의 생활습관 관련 형질에 관련이 많은 형질입니다. 키, 비만, 고지혈증, 뼈 밀도, 당뇨, 혈압, 간 기능, 폐 기능, 신장기능 등등을 포함하고 있습니다. 정확하게 말하면 저희가 이용 가능한 모든 복합 형질을 분석해서 최근 논쟁이 되고 있는 잃어버린 유전력의 문제를 정리하고자 하였습니다.

4. 최근 "빅데이터"라는 단어가 많이 사용되고 있는데요. 이에 대해 "게놈" 또한 빠질 수 없지요, 통계학은 빅데이터를 다루게 되는 게놈 분야에서 어떻게 활용될 수 있는지 알려주실 수 있을까요?

  최근 빅데이터라는 말이 많은 분야에서 사용되는 것을 들었습니다. 제가 그 부분의 전문가는 아니지만, 우리 연구실에서 주로 다루는 집단유전체 자료를 기준으로 보면 포유류를 기준으로 10배의 re-sequencing 데이터를 분석하게 되면 100 샘플을 기준으로 기본 분석만 끝냈을 때, 24 코어를 시용하여 4일정도 소요되고, 또한 누적되는 데이터 양도 40 terabyte를 육박하고 있습니다. 이미 베이징 게놈 연구소(BGI)는 1초에 1 Gigabyte를 생산하는 것으로 알고 있습니다. 이는 게놈 분야에서 빅데이터를 다루는 새로운 개념의 시스템을 필수적으로 요구하고 있다는 생각입니다.

　

5. 교수님은 동물 게놈 연구도 많이 하시는 것으로 알고 있습니다. 게놈을 기반으로 한 인간과 동물을 대상으로 연구를 진행하심에 있어 그 방향성의 공통점과 차이점이 있다면, 무엇인지 알려 주실 수 있을까요?

  대부분의 동물의 게놈 연구는 최종적으로 인류에 도움이 되는 결과를 얻기 위함입니다. 예를 들어 최근 돼지의 유전체 자료가 Nature에 실렸는데요. 돼지는 인간의 주요 동물성 단백질 공급원이고, 대사성 질환 모델 동물과 장기이식을 위한 동물로서의 가치를 평가 받았습니다. 또한 동물을 연구하는 것은 인간의 복합형질을 이해하는데 현미경과 같은 역할을 하는데, 질환모델 동물로서 개 품종간의 차이를 연구함으로써, 인간의 질병을 좀더 잘 이해 할 수 있습니다.

6. 인간게놈 연구 결과 응용 분야 중 가장 관심을 받는 분야가 바로 맞춤의학인데요. 개인 단위의 유전정보를 이용한 맞춤의학이 실현됨에 있어 해당 유전정보의 소유와 관리는 누가 어떻게 해야 한다고 생각하시는지요?

  아주 민감한 문제이고 유전정보의 소유와 관리는 해당 전문가들의 의견이 필요하다고 생각합니다. 과학과 기술은 항상 법과 제도를 앞서 나갔고 현재 유전정보의 법적인 보호와 관리의 문제가 해결되어야 할 시점이라고 생각합니다.