편집순서 1 : 겉표지 주의 ( 주의내용기재 ) ( 글 14 point 고딕체 ) 유전체분석사업의 중장기발전계획수립 학술연구용역사업최종결과보고서 유전체분석사업의중장기 발전계획수립 Establishment of a master plan for Korean

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은채 모
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1 편집순서 1 : 겉표지 주의 ( 주의내용기재 ) ( 글 14 point 고딕체 ) 유전체분석사업의 중장기발전계획수립 학술연구용역사업최종결과보고서 유전체분석사업의중장기 발전계획수립 Establishment of a master plan for Korean genome project 주관연구기관 : 한림대학교 질병관리본부 질병관리본부 - 1 -

2 주의내용 - 2 -

3 편집순서 2 : 제출문 학술연구용역사업최종결과보고서 과제번호 2010-E 과제명 주관연구기관 국문 영문 유전체분석사업의중장기발전계획수립 Establishment of a master plan for Korean genome project 기관명소재지대표 한림대학교강원도춘천시박진서 성명소속및부서전공 주관연구 책임자 박지완한림대학교의과대학의학유전학 연락처 이메일 jwpark@hallym.ac.kr 연구비 20,370 천원 연구기간 총참여연구원 2 명 ( 책임연구원 : 1 명, 연구보조원 : 1 명 ) 2009 년도학술연구용역사업에의하여수행중인학술연구용역과제의최종결과 보고서를붙임과같이제출합니다. 붙임 : 1. 최종결과보고서 15 부. 2. 전자파일 CD 2 매 년 7 월 6 일 주관연구책임자박지완 ( 인또는서명 ) 주관연구기관장박진서 ( 직인 ) 질병관리본부장귀하 210 mm 297 mm ( 일반용지 60g/ m2 ( 재활용품 )) - 1 -

4 편집순서 3 : 목차 목 차 Ⅰ. 연구개발결과요약문 ( 한글 ) 유전체분석사업의중장기발전계획수립 1 ( 영문 ) Establishment of a master plan for Korean genome project 2 Ⅱ. 학술연구용역사업연구결과 제1장최종연구개발목표 3 제1절목표 3 제2절목표달성도 5 제3절국내외기술개발현황 6 제2장최종연구개발내용및방법 7 제1절연구내용 7 제2절연구방법 8 제3절연구수행체계 15 제3장최종연구개발결과 16 제1절국내외유전체연구동향 16 제2절코호트역학자료활용 35 제3절전장유전체 SNP과 CNV 연관분석및향후 NGS 분석전략 59 제4절한국인유전체분석사업의당면과제및발전계획을위한제안 76 제5절한국인유전체분석사업중장기로드맵 85 제 4 장연구결과고찰및결론

5 제 5 장연구성과 89 제 6 장참고문헌 91 제 7 장첨부서류 94 별첨 1. 유전체코호트의대상질환과임상검사 1-58 별첨 2. 표본수와통계적검정력 1-31 별첨 차전략토론회발표자료 별첨 4. 제출된유전체연구전략관련제안서

6 표목차 표 1. 토론회일정표 11 표 년말현재한국인유전체역학조사사업 (KoGES) 에서수집한연구대상수 22 표 년말까지한국인유전체역학조사사업 (KoGES) 에서기반조사와추적조사를통해서수집한생체시료의종류와수 23 표 4. 국제결혼으로인한다문화가정에서출생한자녀수의증가 25 표 5. 형질연구과일반인대상유전체정보보유현황 27 표 6. 유전체센터가족연구개요 30 표 7. KoGES 와질환군별유전체센터의비교 32 표 년말현재 12개질환군별유전체연구센터에서수집한생체시료목록 33 표 9. 대표적유전질환과복합질환의유병률비교 38 표 10. 환자발생에소요되는시간예측 39 표 11. 만성질환사망률 ( 명 / 십만명 ) 40 표 12. 만성질환유병률 (%) 41 표 13. 4대만성질환진료환자수의 변화추이 42 표 14. 총진료비가가장많이청구된질병순위 43 표 15. 한국인 10대주요질환 44 표 16. SNP 마커수의증가와유의성 (Type I error rate, ) 기준강화에따른 80% 통계적검정력을가지는표본수변화 47 표 17. 유전질환의발생빈도 (1000명당 ) 56 표 18. 유전성분석방법 57 표 19. 유전-환경상호작용연구가가능한연구설계의비교 58 표 20. 유전연관성결과의불일치원인 61 표 21. GWAS의한계와대안연구분야 66 표 22. Exome Sequencing 을이용한연구사례 68 표 23. Whole genome Sequencing 을이용한연구사례 69 표 24. 차세대염기서열분석방법비교

7 그림목차 그림 1. 토론회안내포스터 10 그림 2. 연구수행체계 15 그림 3. SNP 마커수증가와표본수변화에따른통계적검정력의차이 48 그림 4. 질병관련요인의영향정도에따른표본수계산 50 그림 5. 유전환경상호작용을밝히기위해필요한환자-대조군수 52 그림 6. 전장유전체연관연구 64 그림 7. GTEx project 의개요 75 그림 그림 9. 향후 10년내한국인유전체분석사업추진계획

8 편집순서 4 : 요약문 과제명 중심단어 유전체분석사업의중장기발전계획수립 유전체, 분석, 발전계획 주관연구기관한림대학교주관연구책임자박지완 연구기간 연구목적 한국인유전체정보를이용한 맞춤의학 을목표로진행하고있는유전체센터 " 유전체분석사업 의향후중장기적사업계획수립및발전방안을제시하고자함. 2. 연구방법 문헌고찰, 공공자료, 웹기반자료등다양한정보를기초로국내외유전체연구현황조사 코호트역학자료를활용한유전체연구전략수립을위해한국인에게주요한질환제시, 대상형질및적합한연구설계, 표본수를계산하여향후연구계획시근거로활용하도록함. 전장유전체, 전장염기서열분석, 후성유전체, 유전체기능, 유전자-환경상호작용에관한연구등해외유전체연구의진행현황및필요성을고찰하였음. 전장염기서열분석 ( 엑시옴, 전장분석 ) 의연구의방법론차이와향후적합한유전자검사방법의선정을위한주요검사법을비교하였음. 유전체센터담장자회의 2회, 자문회의 3회, 토론회 3회에서유전체연구관련전문가발표와토론을통해향후유전체연구방향과발전계획에대한의견을수렴하였음. 3. 한국인유전체분석사업의발전계획제시 코호트기반건강및질병지표발굴을위해국가기관중심의인프라구축. 대규모일반인코호트와질환코호트를이용한복합질환연구, 가족코호트를이용한희귀유전질환, 다문화가정의유전-환경상호작용연구등유전체연구의다양화와질환관련유전변이의기능정보생산. 전장유전체, 전장염기서열분석, 유전-환경상호작용, 생존분석, 후성유전체, 전사체, 단백체등최신전장유전체연구의다양화. 질병위험예측방법개발과같은유전체실용화연구와유전의학중개연구의활성화. 다학제전문가협의체구성과국내외다양한유전체관련분야의협력체계구축

9 편집순서 5 : 요약문 ( 영문 ) Title of Project Key Words Establishment of a master plan for Korean genome project genome, analysis, master plan Institute Hallym University Project Leader Ji Wan Park Project Period Goal of Study The present report is to develope a master plan for the Korean Genome Analysis Project (KoGAP) that was initiated by the Center for Genome Science, Korea National Institute of Health, to realize the vision of personalized medicine based on Korean genome data. 2. Methods We investigated current status of genome research based on reviews of literatures, public databases, web-based resources. We provided informations (including a list of major diseases in Korea, target traits, study designs appropriate to achieve specific aims of study, sample size calculations) to be utilized in planning future studies using cohort data. We reviewed current trends of genome research such as genome-wide association study (GWAS), whole genome sequencing (WGA), epigenomics, functional studies, gene-environment interaction (G*E). We have compared sequencing technologies to choose an efficient and accurate genotyping platform for future studies. We gathered ideas from both advisory members and forum meeting attendees on the direction and strategies for future genome researches. 3. Effective Strategies for the Korean Genome Analysis Project Infra construction initiated by government organizations to identify bio-markers of health and disease using cohort data. Development of various genome analysis projects such as large scale general and disease cohort studies on common complex diseases, family studies on rare genetic diseases, gene-environment interaction analysis using families of interracial marriages as well as function assignments of the disease variants identified in these studies. Expanding newly developed genome-wide approaches including GWAS, WGS, G*E, survival analysis, epigenome, transcriptome and proteome analysis. Activation of applications such as development of disease risk prediction methods and development of translational approaches in genomic medicine. Organizing the interdisciplinary expert working group and activation of collaboration systems in various fields of genome research

10 학술연구용역사업연구결과 - 3 -

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17 림 토론회 안 포 그 1. 내 F s 스터 ( orum Po ter)

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21 화. 다학제전문가협의체구성과국내외다양한유전체관련분야의협력체계구축

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차세대염기서열분석 (Next generation sequencing, NGS) 기술은 3 10 9 bp 해당하는전장유전체에대한염기서열변이에대한분석을가능하게했을뿐만아니라

23 차세대염기서열분석 (Next generation sequencing, NGS) 기술은 bp 해당하는전장유전체에대한염기서열변이에대한분석을가능하게했을뿐만아니라 caplillary sequencing 의 cloning bias, 분석속도등의문제를해결하는등희귀변이를찾기위한대안으로제시됨 (Mardis, Trend Genet 2008)

24 최근발표된 Mendelian 유전병환자의 4인가족에대한전장염기서열분석결과를보면비록한가족에대한분석이지만일반인대상연구보다다양한유전성연구와효율적인분석에러제거, 후보유전자도출면에서효율적이라고함 (Roach et al. Science 2010). 아직은 exome 분석이나유전질환을대상으로한연구가대부분이지만복합질환에대한가족을대상으로하는전장염기서열분석 (whole genome sequencing, WGS) 연구가시작되고있음. 올해 6월 26일미국질병통제센터 (Centers for Disease Control, CDC) 는 "Roundtable on Translating Genomics to Health" (IOM, 2007) 의보고서에기초하여 "HR 5440, The Genomics and Personalized Medicine Act of 2010" 를공표함으로써 1) 생체자원은행구축과질병-유전-환경의이해증진 2) 그결과를맞춤의학에사용하기위한유전자진단및치료제품개발연구 3) Office of Personalized Healthcare (OPH) 를설치하여임상중개연구를촉진하고있음. 이와같이유전체연구결과를임상에적용하기위한중개연구 (translational genomics) 와질병위험예측, 유전자치료등유전의학 (genomic medicine) 적응용에대한관심이폭발적임 (genomics gold rush). 외국의 Navigenics, 23andMe, decodeme 등의업체는 $ 에개인유전체를분석해서질병관련유전자변이를찾아만성병위험을예측해주는서비스를시작했지만그신뢰도에대해서논란이많음. 맞춤의학의실현을위해서는아직유전체-단백체-대사체의발현양상, 환경이-생활습관-식이요인분석, 분석기술의신뢰성, 고비용등해결해야할많은문제들이있음

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40 Centers No. DNA B-Cell Tissue Serum Plasma Lymph. RBC Urine etc. 간및소화기 6,977 7,853 1,218 7,891 16,360 근골격계 33,405 10,136 1,728 13, 뇌신경계 2,144 1, 당뇨및내분비 면역 불임및생식기 선천성기형및유전 4,143 4,182 1,946 2,183 심혈관계 조혈계 폐및호흡기알레르기 폐암및유방암 6, , 피부질환 합계 85,157 61,591 19,595 11,307 45,547 20,534 2,183 12,

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73 표 21. GWAS 의한계와대안연구분야 (Limitations of GWAS and future researches) GWAS 의한계연구대상연구방법연구사업예

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94 master plan for Korean genome project)

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96 과제명 과제책임자

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주의내용 주 의 1. 이보고서는질병관리본부에서시행한학술연구용역사업의최종결 과보고서입니다. 2. 이보고서내용을발표할때에는반드시질병관리본부에서시행한 학술연구용역사업의연구결과임을밝혀야합니다. 3. 국가과학기술기밀유지에필요한내용은대외적으로발표또는공개 하여서는아니됩니다.

편집순서 1 : 겉표지 학술연구용역사업최종결과보고서 과 제 명 주 의 ( 주의내용기재 ) 2 0 1 1 ( 글 14 point 고딕체 ) 주관연구기관 질병관리본부 질병관리본부 주의내용 주 의 1. 이보고서는질병관리본부에서시행한학술연구용역사업의최종결 과보고서입니다. 2. 이보고서내용을발표할때에는반드시질병관리본부에서시행한 학술연구용역사업의연구결과임을밝혀야합니다.