희귀 난치 질환, 뮤코다당증의 진단

　

  최근 장애를 가진 아들을 하나도 아닌 둘을 두고 있는 어머니가 목숨을 끊는 사건이 보도되었다. 형제는 두 살 무렵부터 뮤코다당증이란 희귀 난치성 질환을 앓고 있었다. 이 병은 몸에 쌓이는 이물질 분해 효소가 부족해서 신체 기관들이 성장을 멈추고 기능을 잃게 만든다. 지능도 자라지 않아서 말을 하지도, 듣지도 못하며, 그저 기저귀를 차고 누워있을 뿐이다. 희귀병 두 아들의 손발이 되어 20년을 보낸 엄마는 더 이상 버티지 못해 자결한 것이다.

  그렇다면 뮤코다당증은 어떠한 질환이며, 치료 방법은 전혀 없는 걸까? 뮤코다당증은 과거에 mucopolysaccharide라고 명했던 glycosaminoalycans(GAGS)의 분해에 필요한 lysozomal 효소가 선천적으로 결핍되어 발생하는 유전대사 질환이다. 결핍되는 효소의 종류에 따라 불완전 분해된 뮤코다당 물질들이 세포 내에 축적되고 소변으로 과도히 배설되면서 각 장기의 기능 장애를 초래하게 되고, 이에 따라 점차적으로 신경학적 퇴행을 보이게 된다.

　

  뮤코다당증은 1917년 Hunter에 의해 처음으로 임상보고가 되었지만, 1960년대까지 이 병의 생화학적인 근본 원인에 대해서는 잘 알지 못했다. 그러나, 근래 분자생물학의 발전에 따라 효소진단법이 발달하고 돌연변이 연구가 활발해지면서 결핍효소에 따른 분류가 확립이 되고, 각 유형에 따른 관련 유전자 위치가 밝혀지게 되었다. 결핍 효소의 종류에 따라, 특이한 얼굴 형태와 심질환, 정신박약이 특징인제1형 헐러(Hurler) 증후군, 경과가 느리고 각막 혼탁이 없는 것이 특징인 제2형 헌터(Hunter) 증후군, 신체의 이상은 가볍지만 지능의 손상이 심하며 뮤코다당뇨를 배설하는 제3형 산필리포(Sanfillippo) 증후군, 새가슴, 척추 후측만, 짧은 목 등이 심하게 나타나고 손가락이 오그라져 있는 제4형 모르퀴오(Morqulo) 증후군 등이 있다.

뮤코다당증 환자, 2세 여아

　

  heparan 아세틸-COA의 결핍으로 인한 상 염색체 열성 질환인 뮤코다당증 제3형(MPS III; Mucopolysaccharidosis III)을 앓고 있는 한국인 2살 여아를 대상으로 유전체 분석을 실시하였다. 백혈구의 HGSSNAT 유전자 변이로 인해 효소의 활동이 낮아져서, Glycosaminoglycan와 heparan 황산이 높은 농도로 소변으로 배설되고, 골격이 기형이며, 간 비대 증상이 있었다. HGSSNAT 유전자를 분석하여 변이 2개(c.234 +1 G>A (IVS2 G>A)와 c.1150C>T(p.Arg384*))를 발견하였으며, 이는 한국인 최초 MPS IIIC의 변이 발견으로 임상생화학과 분자유전적으로 발견으로 확인한 첫 번째 사례로서 가치가 크다.

　

  건강한 한국인 부모에서 태어난 2세 여아는 키 88.2cm, 몸무게 13.1kg으로 어릴 적에는 정상이었으나, 간 비대로 병원을 방문하여 진단된 사례이다. 환자의 형태학적 이상을 방사선으로 확인한 것이다. 복부 팽창과 낮은 코, 굵은 눈썹, 찢어진 눈, 척추 측면 이상과 손바닥뼈, 지골의 말단부위의 확대가 특징적이다.

  cerylpyridinium 염화물(CPC)을 조사하여, 비뇨기의 glycosaminoglycan 수준을 측정한 결과, 일반인에 비하여 984.4mg/크레아닌g으로 높았다. 또한 소변으로 박막 크로마토그래피를 수행하여, heparan 황산을 측정하여 MPS III 근거를 확인하였다. 이는 뮤코다당증의 하위유형을 알기 위한 효소분석으로 확인한 것이다. MPS III에서도 특히 C에서는 효소활동에 감소가 있었으나, A, B, D는 감소가 없었다.

  환자의 혈액샘플을 수집하여 18번 엑손의 HGSNAT 유전자를 엑솜시퀀싱(Exome sequencing)하여 c.234 G>A와 c.1150C>T 변이를 확인한 것이다. 이는 HGSNAT 유전자에 의한 heterozygous 돌연변이이며, 어머니에게서 c.234 G>A 돌연변이에 대한 heterozygous가 아버지에게서 c.1150C>T 돌연변이에 대한 heterozygous로 발견되었다.c.234 G>A 변이는 Asp가 Val로 치환(p.D40Vfs*19)된 것으로 인트론에서 나타났으며,c.1150C>T 변이는 12번 엑손에서 종결코돈 (p.R384*)으로 변형시킨다.

뮤코다당증 환자 가족, 노르웨이인 4명

　

  정신 지체 장애에 영향을 받은 노르웨이 가족들을 NGS 기술을 이용하여 전장유전체 시퀀싱과 엑솜시퀀싱을 수행하였다. 결과를 분석하여, 염색체 9번과 17번에 hetero 돌연변이로 인한 MPS IIIB를 진단하였다. 이는 섬유아세포에 아세틸- glycosaminase가 낮은 농도로 나타나, 소변에 heparan 황산염의 농도가 높아지는 특징을 이용한 진단이다. MPS IIIB는 NAGLU 유전자 돌연변이로 인해 효소 저하되는 특징을 가진 상 염색체 열성질환으로 유년기의 발달지연과 행동이상, 수면장애 등의 증상을 지닌다.

　

  뮤코다당증 환자 가족의 가계도로, 3명의 남성과 1명의 여성 환자로, 총 10명의 의료기록을 확인하여 유전 장애를 확인하였다. 4명의 환자는 자신의 의지, 인지가 저하되어 특수학교로 진학하였으며, 망막색소변성증을 지녔다. 이로 인해 움직임에 제한이 생기고, 소뇌와 감각운동의 장애로 인해 휠체어를 사용하게 되었다. 또 뇌 MRI에서는 소뇌의 위축과 대뇌 피질의 위축, 팽창 상태와 두개골 뼈의 벌어짐을 확인할 수 있었다.

　

  각 환자의 임상적 표현형을 나타낸 것으로, 질환 증상이나 임상적 발견에 대한 상세 정보이다. 환자들의 염색체 9, 17번의 타겟 DNA를 캡쳐하기 위해 염색체 9번 지역은 454 GS-FLX로, 17번 지역은 microarray로 resequencing하였다. 그 결과, 단일 염기변이(SNV; Single nucleotide variation) 1,168개를 발견하였다. 또 NAGLU 유전자가 엑손 6번에서 헤테로 타입으로 2개의 missense 변이를 일으키는 유전자로 확인되었으며, 아버지에서는 엑손 1번에 c.235G4T(p.G79C) 변이가 유전되었고, 어머니에서는 엑손 6번에 c.1834A4G(p.S612G) 변이가 유전되었다.

　

  NAGLU 유전자를 염색체 17번에서 UCSC 유전체 브라우저와 비교한 것으로, MPS IIIB라는 근거를 보여준다. 이처럼 MPS IIIB 진단의 생화학적 확인은 가족 구성원 모두의 소변 등 데이터베이스와의 비교로 이루어졌다. Glycosaminoglycan의 증가와 demethlylene으로 관찰하며, 소변에서 heparan 황산염의 존재를 크로마토그래피를 통해 확인한다.

  NGS에 의해 MPS IIIB를 진단한 사례로, 공통유전자 돌연변이로 인한 효소 활성의 변화를 크로마토그래피를 비롯한 다양한 방법으로 측정할 수 있다.

맺음말

　

  두 가지 뮤코다당증 사례를 살펴보았다. 이러한 뮤코다당증의 치료는 크게 골수이식, 효소보충법, 유전자 치료 등이 있으나, 골수이식을 제외하고는 아직 개발 중이거나 연구단계에 있다. 따라서 이러한 환자들에서는 특히 호흡기와 심혈관계 합병증 청렬소실 척수 압박이나 수두증에 관심을 갖고 가능한 최선의 치료를 하는 것이 환자와 그 가족들의 삶의 질을 향상시키는 데 많은 도움이 될 것이다.

참고문헌

　

The First Korean Case of Mucopolysaccharidosis IIIC (Sanfilippo Syndrome Type C) Confirmed by Biochemical and Molecular Investigation

http://synapse.koreamed.org/DOIx.php?id=10.3343/alm.2013.33.1.75

A mild form of Mucopolysaccharidosis IIIB diagnosed with targeted next-generation sequencing of linked genomic regions

http://lib.bioinfo.pl/paper:21712855

저자

　

글 : Park.Hyeonji

편집 : Lee.SeungYoun

키워드 : 헐러(Hurler) 증후군, 헌터(Hunter) 증후군, 산필리포(Sanfillippo) 증후군, 모르퀴오(Morqulo) 증후군, 뮤코다당증(Mucopolysaccharidosis), NGS(Next generation sequencing), Glycosaminoglycan, HGSSNAT, NAGLU 등