<31302EC0AFC7D1BFED2E687770>

Size: px

Start display at page:

Download "<31302EC0AFC7D1BFED2E687770>"

지호 옥
5 years ago
Views:

1 대한내과학회지 : 제 74 권부록 2 호 2008 개원의연수강좌 유전자검사의현황과오남용문제점 서울아산병원의학유전학클리닉및검사실 유한욱 Completion of human genome project enables us to understand the molecular pathophysiology more deeply. In addition, genomic informations have been utilized for the diagnosis of genetic disorders. Advent of new innovative technology has been explosive in genetic testing. However, overwhelming genetic informations often mislead physicians as well as patients to wrong belief in the power of genetic testing. Genetic testing implicates many issues such as ethical, legal and social issues. Diagnostic genetic tests can be divided into three primary but overlapping categories: cytogenetic studies [routine karyotypes, high resolution karyotypes, fluorescent in situ hybridization (FISH) studies], biochemical tests and DNA-based diagnostic tests, DNA-based testing has grown rapidly over the past decade. DNA-based testing includes preand postnatal genetic testing for the diagnosis of genetic diseases, carrier testing for genetic diseases, susceptibility genetic testing of common non-genetic diseases, and population screening for common genetic diseases in the particular population. Theoretically, once the gene structure, function, and disease association are well clarified, the clinical application of the genetic testing seems to be feasible. However, the test has to satisfy certain criteria for clinical application at routine clinical setting; high sensitivity and positive predictive values, controllable quality assurance program, determination whether replacing or complementary for traditional test, cost-benefit issue, possibility of treatment or disease-course modification, possible pre-and postnatal genetic counselling and so on. In the near future, application of genetic testing will be more expanded to more common disease as well as individual pharmacogenetic assessment. Key Words : Genetic testing; DNA-based testing; Clinical application 서론유전자진단 (genetic testing) 의정의는유전자 (gene) 자체는물론이거니와유전자가위치한염색체 (chromosome) 의이상 ( 구조적, 숫적이상 ) 뿐아니라유전자의산물인단백이상을진단하는 DNA testing, cytogenetic & molecular cytogenetic testing, biochemical genetic testing 모두를포함하나협의로서는 DNA testing을뜻하며본원고에서는 DNA testing 에국한된개념만을다루고자한다. 인간유전체의지도가완성되면서많은유전자들의기능과질병과의연관성도기하급수적으로규명되고있다. 특히 6000여종의단일유전자이상에의한유전병들의유전자진단은유전자의구조와기능의이해, 질병과의연관성만확인되면즉시유전자진단을할수있는상황이되었고실제이러한희귀한단일유전자이상에의한유전병의진단은임상에응용되고있다. 그러나개개의질환이희귀함으로모든유전병을 high through-put 으로하기에는어려움이있다. 각민족에유병율이높은유전병을중심으로진단 에이용하게되는데 population based 진단이시도되거나고려되는질환들의간단한예를들면 Ashkenazi Jewish 경우 Tay-Sachs disease, Gaucher disease, familial dysautonomia, familial breast, ovarian cancer 등이고백인의경우 cystic fibrosis, hemochromatosis 등이다. 희귀한유전병들은 individual family based로하게되는데실제임상적유전자진단이행해지는희귀유전병들을유전자이름의알파벳순으로나열하면거의 1500여종에이른다. 진단에이용되는방법들은직접적염기서열결정 (direct DNA sequencing) 에서부터 microarray, oligonucleotide ligation assay, triplet expansion assay등등헤아릴수없이많다. 이들희귀유전질환의유전자진단은 locus heterogeneity 가없을수록, 즉특정유전질환이특정유전자의이상으로만발생할때, genetic heterogeneity가없을때, 즉소수의유전자형이대부분의발병원인을차지할때임상적으로진단적가치가있다. 희귀한유전자형의경우반드시기능에대한연구가수반되어 morbid mutation 임이확증될때임상적진단에응용될수있다. 이와같이단일유전자이상에의한유전자진단의 - S 310 -

2 - 유한욱 : 유전자검사의현황과오남용문제점 - 경우는그임상적해석이명료하게된다. 그러나성인이되어서야증상이나타나는유전병의경우 (adult onset disease) 에예방적또는치료적인방법이없는상황에서는소아의유전자진단은원칙적으로시행해서는안된다 1). 여러가지환경적요인과다양한유전자들의여러염기서열의변화 (SNP, 반복염기서열의 copy수등 ) 에의해발생하는다인자성질환들은유병율은높아서의료, 사회경제적으로큰영향을끼치게된다. 그러나 SNP에근거한유전자진단은각민족에서대단위유전적연구 (case-control association, family based association 연구등 ) 가선행된다음에야임상적의의를알수있게된다. 즉 research test와 clinical test를혼동해서는안된다. 질병감수성을예측하기위해시행하고자하는유전자검사의경우엄격한정도관리및효용성과과학적타당성에관한심의를요한다. 즉건강한사람에게서미래의질병을예측할목적으로이용되는검사, 유전자검사만으로독립적으로질병이환여부를확정될수없는검사, 민감도가낮고양성예측도가낮은검사, 치료수단이나예방수단이이용가능하지않거나효과적이지않은경우, 한국인의유전학적역학데이터가충분하지않은경우, 임상적효용성, 적절성, 과학적타당성이확립되지않은유전자검사는연구목적의유전자검사 (research test) 로간주하고이는피검사자의동의하에검사자의재정적지원으로만할수있게해야한다. 현재일반적으로인정되는검사들은 thrombophilia panel( 백인의경우 ), 관상동맥심장질환 panel 신경관개존등의질환들이다. 기타의유전자검사로는가족성종양에관한유전자검사와약물반응에대한유전자검사를들수있는데가족성종양에대한유전자검사는가족중에특정수이상의환자 가있는경우에만시행한다. 가족성종양에대한유전자검사를위해양성또는음성예측치, 민감도와특이도가허용수준이상임을확인해야한다. 약물반응에대한유전자검사는약물의신진대사성효소유전자의다형성을이용한약물에대한민감도진단으로치료를위한유용한정보를줄수는있다. 그러나결과로인해검사대상자에게차별등으로오용되지않도록해야한다. 본론 1. 유전자검사 (Genetic Testing) 의정의및분류 (1) 유전자검사의정의 Genetic testing"( 유전자검사 ) 란개인을식별하거나특정한질병또는상태의원인을확인할목적으로유전자 (genes: DNA testing-clinical molecular genetic diagnosis), 염색체 (chromosome: clinical cytogenetic diagnosis), 유전자산물 (gene product=protein: clinical biochemical genetic diagnosis) 을분석하는행위를말한다. (2) 분류 1) 분석목적및분석대상을기준으로한유전자검사의분류 1 DNA testing: PCR-RFLP, DNA sequencing, microarray, ASO hybridization, MLPA 등여러방법을사용하여, single gene disorder( 멘델유전질환, 사립체유전질환 ), polygenic disorder의 susceptibility gene 등을진단한다. 2 Molecular cytogenetic testing: FISH, SKY, CGH, arrayed CGH등의방법을사용하여, microdeletion, duplication, Table 1. 분석목적및분석대상을기준으로한유전자검사의분류 목적 대상 유전자 (DNA testing) 유전자-염색체 (molecular cytogenetic testing) 염색체 (cytogenetic testing) 유전자산물 (biochemical genetic testing) 개인식별 (DNA profiling) 친자확인, 혈족확인, 개인식별 단일유전자이상에의한 염색체미세결실, 중복, 질병진단 유전질환 ( 멘델유전질환, 사립체유전질환 ), 가족성 인접유전자증후군 (contiguous gene 염색체의수적, 구조적이상 유전성대사질환 종양질환 syndromes) 질병 암, 심혈관질환, 당뇨, 뇌졸중, 감수성예견 치매관련유전자확인 - S 311 -

3 - 대한내과학회지 : 제 74 권부록 2 호 contiguous gene syndrome 등을진단한다. 3 Cytogenetic diagnosis: 고전적 karyotyping사용하여 numerical 또는 structural chromosomal abnormalities 등을진단한다. 4 Biochemical genetic diagnosis: HPLC, GC/MS, MS/MS, RIA등의방법을사용하여 inherited metabolic disorders 을진단하며산모혈청의생화학적지표를검사하여선천성기형및염색체이상유무를스크리닝한다. 2) 과학적근거및임상적효용성에따른분류 1 임상검사 (Clinical test): 임상진단검사로그효용성이이미확립된검사이다. 임상진료의서비스로제공되어지며환자의부담하에이루어진다. 피검사자의동의를반드시필요로하며검사전후유전상담을반드시필요로한다. 2 임상연구 (Investigational test): 어느정도임상적효용성은인정되나검사결과를임상에적용하기위해서는특정민족에서많은 data의축적을필요로한다. 연구자의비용으로피검사자의동의를반드시필요로한다. 검사전후유전상담을반드시필요로한다. 3 연구검사 (Research test); 아직임상적효용성이확립되지않은순수한연구목적의검사를뜻하며연구자의비용으로피검사자의동의를반드시필요로한다. 2. Genetic testing 의역사 2) 1959 first human chromosomal abnormality Lejeune 1960 prenatal sexing Riis and Fuchs 1961 biochemical screening for inborn error of metabolism Guthrie 1963 population based newborn screening in Massachusetts 1966 first prenatal chromosomal analysis Breg and Steel 1972 α-fetoprotein screening Brock 1973 HLA disease associations Terasaki 1978 first DNA diagnosis Kan 1985 DNA fingerprinting Jeffreys late 1980' FISH 1990' Routine DNA sequencing, microarray, arrayed CGH, explosive development of high-throughput tools for genotyping 3. 유전자검사의임상적용에있어서고려해야할사항들 2) (1) 단일유전자이상에의한질환으로유전자의구조나 위치가알려져있어야하며그유전자의기능이규명되어있어야한다. (2) 유전자를 tracking할수있는적절한표지자가존재하여야한다. (3) 가능하면 locus heterogeneity 가없어야 ( 유전자좌-표현형이 1:1 대응 ) 임상적효용성을높일수있다. (4) 가능하면특정인구에서의 genetic epidemiological data가축적되어있는질환을선택하여야한다. (5) 민감도, 양성예측도가높아야한다. (6) 기존진단법의대치또는보완여부를결정하여야한다. (7) 다음과같은경우엄격한정도관리및유전자검사의적절성심의를요한다. 1) 건강한사람에게서미래의질병을예측할목적으로이용되는검사 2) 유전자검사만으로독립적으로질병이환여부를확정될수없는검사 3) 민감도가낮고양성예측도가낮은검사 4) 치료수단이나예방수단이이용가능하지않거나효과적이지않은경우 5) 유병율이높은질환에대한검사 6) 집단검진 (screening) 을위한검사 7) 특정집단에유병율이높은질환에선택적으로이용될수있는검사 (8) DTC (direct to consumer) DNA testing의문제점 : 1) 2002년 Myriad Genetics 에서유방암유전자검사 (BRCA!, 2) 를 DTC로선전하는데 analytical validity, clinical validity에대한내용은숨겨서정보의비대칭성이문제가되었다. 2) 검사전, 후의유전자상담이전무하다. 3) 검사의질관리 (quality assurance) 의감독이허술하다. 4) stigmatization이나유전자정보보호의문제점이있다. 5) 한국에서는 hard law 인생명윤리및안전에관한법률에의해불법화되어있으나외국의경우는 soft law 인 professional guide line( 예 : OECD guideline) 의 code of conduct 에따라자율적으로조정되고있다. 6) 질병이아닌 enhancement test ( 예 : nutrigenomics testing, sports related DNA testing, intelligence, 신장 ) 들이몇개의 SNP based DNA testing 이기때문에임상적타당성이작다. 7) 질병과연관된 susceptibility genetic testing도정확한 odd ratio를계산하기어렵다. - S 312 -

4 - 유한욱 : 유전자검사의현황과오남용문제점 - (risk assessment의문제점은특정민족을대상으로대단위연구후데이터가충분히축적되어있어야가능하다.) 4. 단일유전자질환에서의유전자검사의임상적용의예 3) (1) 유전성대사질환 ; urea cycle defects, Gaucher disease, Tay-Sachs disease, GSD Ia, hemochromatosis, MCAD (medium chain acyl CoA dehydrogenase deficiency), cystic fibrosis (2) 유전성골이형성증 (skeletal dysplasia): achondroplasia, craniosynostosis syndrome (3) 유전성근육계질환 (neuromuscular disorders): 진행성근이영양증 (DMD/BMD), 척수성근위축증 (spinal muscular atrophy) (4) 삼핵산반복서열증폭에의한유전병 (triplet repeat expansion disorders): spinocerebellar ataxia, fragile-x syndrome, myotonic dystrophy, Kennedy disease, Huntington's disease, DRPLA (5) 유전성신경계질환 (neurogenetic disorders); Canavan disease, adrenoleukodystrophy (6) 유전성혈액질환 (hematologic disorders): hemophilia, factor V Leiden, prothrombin (7) 가족성종양질환 (familial cancer syndromes): BRCA1, BRCA2, APC, Rb (8) 기형증후군 (dysmorphic syndromes); Prader-Willi/Angelman syndrome, Rett syndrom, Waadenburg syndrome, Holt-Oram syndrome, Marfan syndrome, Smith-Lemli-Opitz syndrome, Treacher-Collins syndrome (9) 사립체성유전질환 (mitochondrial disorders): MELAS, MERRF, LHON, Kearn-Sayers syndrome (10) 유전성내분비질환 (endocrine disorders): multiple endocrine neoplasia 5. 질병감수성유전자검사 (DNA testing for susceptibility genes in polygenic disorders) 의임상적용의예 4) (1) 혈액응고성질환 (thrombophilia panel); factor V Leiden, prothrombin (factor II), MTHFR (methylenetetrahydrofolate reductase) (2) 관상동맥질환 : lipoprotein(lp(a), apoe), coagulation factor, MTHFR (3) 고혈압 : ACE (4) 인슐린의존형당뇨병 HLA (5) 종양질환 : tumor suppressor genes, oncogenes(n-myc gene, breakpoint cluster region(bcr)(bcr-abl), breast cancer, colon cancer (6) hemochromatosis; population screening (7) Alzheimer disease: familial vs sporadic (8) 신경관결손 : MTHFR gene 6. 약물유전체검사 (Pharmacogenetic DNA testing) 예 5) (1) Warfarin genotyping: cytochrome P450 enzyme 2C9 (CYP2C9) Vitamin K oxide receptor complex-1 (VKORC1) (2) Slow/rapid acetylator genotype: N-acetyl transferase 2 gene (NAT2) (3) Thiopurine drugs (6-MP, 6-thioguanine, azathiprine) metabolism genotyping: Thiopurine methyltransferase (TPMT) gene 7. 임상유전자검사의분류및검사전후유전상담에서고려해야할사항들 6) (1) 질병이발병한환자를위한유전자검사유전자검사가질병의진단을위해시행되는경우로, 진단을위한검사라하더라도검사결과가피검자의가족및친척에게영향을줄수있음을설명하여야한다. 검사대상자가동의한경우에는가족및친척의질병예방을위해검사로부터얻은자료가가족및친척에게이용될수있음을알려야한다. 1) 단일유전자질환 : 가계도분석, Mendelian risk 의적용, 그러나비전형적유전방식 (genomic imprinting, mitochondrial inheritance) 의가능성을고려한다. 많은질환에서직접적유전자분석으로 100% 의신뢰도로 risk estimation이가능해지고있다. 우성유전의경우 germinal mosaicism과 sporadic case와감별이중요하다. 2) 다인자성질환 : empiric risk를적용, 대개 2-6% 의 risk, 정상인부모가두자녀의환자를두면 risk는 2배로증가하고, 부모중 1명이환자이고한자녀가환자일때도 risk는 2 배로증가한다. (2) 보인자진단을위한유전자검사 1) 열성유전질환또는염색체이상을가진환자의가족인경우, 보인자여부와자손에서의발병율여부를알기위 - S 313 -

5 - 대한내과학회지 : 제 74 권부록 2 호 하여보인자진단을할수있다. 2) 보인자진단결과는검사대상자의건강자체를위한검사라기보다는향후생식 (future reproduction) 을위해이용될수있음을설명해야한다. 3) 미래의자율적인의사결정을보호하기위해어린이에대한보인자진단은원칙적으로는시행하지말아야한다. (3) 질병예측을위한유전자검사질병예측을위한유전자검사는단일유전자질환을거의확실하게예측할수있는발병전검사 (presymptomatic testing) 와다인자질환의위험성에대한질병소인을평가하는감수성검사 (susceptibility testing) 가있다. 질병예측을위한유전자검사대상자들은대부분건강한사람들이므로결과에따른사생활보호와심리적인지원을위한준비가되어있어야한다. 검사대상자들이교육, 고용, 보험등에불이익을받지않도록해야한다. 1) 단일유전자질환의발병전검사단일유전자질환의발병전검사는기존진단법의대치또는보완여부를결정하여야한다. 효과적인치료또는예방법들이없을경우에다음과같은조건에서만시행될수있다. 1 가족중환자의유전자돌연변이가확진된경우로질병여부를유전자검사에의해정확하게진단할수있는경우 2 검사대상자가자발적으로검사를요구하며질병의유전양식, 질병의임상적특징, 검사의상세한방법및검사결과가가지는의미를충분히이해하고검사를원하는성인의경우 2) 질병감수성검사 1 검사는양성또는음성예측치및민감도와특이도가허용수준이상이어야한다. 2 검사대상자가검사의의미를이해하고있는지확인해야한다. 즉비록유전자변이가확인되었을지라도질병의발병시기와증상은다양하며, 표적유전자내의변이를발견하지못했을지라도질병발생을완전하게배제할수없다. 3) 가족성종양에관한유전자검사 : 1 가족성종양에대한유전자검사는가족중에특정수이상의환자가있는경우에만시행한다. 2 가족성종양에대한유전자검사를위해양성또는 음성예측치, 민감도와특이도가허용수준이상임을확인해야한다. (4) 약물반응에대한유전자검사약물의신진대사성효소유전자의다형성을이용한약물에대한민감도진단은치료를위한유용한정보를줄수는있다. 그러나결과로인해검사대상자에게차별등으로오용되지않도록해야한다. (5) 산전진단 1) 산전검진및진단은임신초기또는중기에시행하는생화학유전학, 세포유전학과분자유전학분석을말한다. 2) 산전진단을위한유전자검사는윤리적, 사회적문제가있을수있기때문에다음사항에대한특별한주의를기울여야한다. 즉질병에걸린태아를가질가능성에대한적절한설명과유전상담, 검사방법에있어서의진단의한계점, 임신부와태아에서의시술의위험성, 검사결과로인한잠재적부작용을충분히설명해야한다 7, 8). 3) 산전검사를위한시술은시술에대하여경험이있는산부인과전문의에의해직접수행되어야한다. 4) 배아및태아에대한유전자검사의범위배아및태아에대한유전자검사를무제한허용할경우자칫인공임신중절수술로이어질우려가있고, 또한성감별이나그밖에개인적소질등을확인할목적으로배아및태아를남용할가능성이있어현재국내에서는유전자검사대상유전질환을제한하고있다. ( 참고 ; 생명윤리및안전에관한법률시행령안 ) (6) 신생아집단검진 1) 신생아유전성대사질환검진은한국인에서발생빈도가비교적높으며증상만으로조기진단이어려우며, 늦게진단되면비가역적뇌손상이초래되는, 그러나조기발견하면치료방법이있는질환을대상으로하되경제적인집단검진방법이확립되어있어야한다. 2) 만약신생아가검진을받을기회를잃어버렸다면질병발생위험률증가, 정신지체, 사망과같은불이익이생길수있으므로신생아검진의의미에대해부모에게충분히설명하고부모 ( 또는대리인 ) 로부터동의를받은후에검사를수행한다. 3) 신생아집단검사는진단적검사가아니라집단선별검사임으로정밀한확정진단검사가필요함을인지시키고, - S 314 -

6 - 유한욱 : 유전자검사의현황과오남용문제점 - 확진된경우적절한치료와가족의유전상담을제공해야한다. 8. 생명윤리및안전에관한법에의해 2007년 1월이후금지되거나제한적으로허용되는유전자검사항목들 ( 임상검사로서환자에게비용을청구할수없으나연구목적으로는환자의동의하에연구자의연구비로수행가능 ) (1) 금지된유전자검사항목 (14 종 ) 1) 고지지혈증관련유전자검사 (LPL) 2) 고혈압관련유전자검사 (angiotensinogen) 3) 골다공증관련유전자검사 (VDR, ER) 4) 당뇨병관련유전자검사 (IRS-2, Mt16189) 5) 비만관련유전자검사 (UCP-1, Leptin, PPAR-gamma, ADRB3) 6) 알코올분해관련유전자검사 (ALDH2) 7) 우울증관련유전자검사 (5-HTT) 8) 장수관련유전자검사 (Mt5178A) 9) 지능관련유전자검사 (IGF2R, CALL) 10) 천식관련유전자검사 (IL-4, beta2-ar) 11) 체력관련유전자검사 (ACE) 12) 폐암관련유전자검사 (CYP1A1) 13) 폭력성관련유전자검사 (SLC6A4) 14) 호기심관련유전자검사 (DRD2, DRD4) (2) 의사의판단아래특정한질병이의심될때에만제한적으로시행할수있는검사 (6종) 1) 강직성척추염관련유전자검사 (HLA-B27) 2) 백혈병관련유전자검사 (BCR/ABL) 3) 신장관련유전자검사 (PHOG/SHOX) 4) 암관련유전자검사 (P53) 5) 유방암관련유전자검사 (BRCA1, BRCA2) 6) 치매관련유전자검사 (Apolipoprotein E) 의유전자진단만이유전자진단의효용성이극대화될수있는분야이나향후약물반응에대한개개인의차이를예측할수있는 pharmacogenomic testing 이급속도로발전할것이다 9). 그러나흔한질병의발병을예측하는질병의감수성유전자진단은수많은질병관련유전자와한국인에서의그들 SNP들이유전자들의기능에미치는효과의합 (sum) 과환경적요인과의상호작용을총체적으로이해하게될때에야임상적이용이가능하게될것이다. 중심단어 : 유전자검사 ; DNA 검사 ; 임상적적용 REFERENCES 1) Clayton EW. Ethical, legal, and social implications of genomic medicine. New Engl J Med 349(6):562-9, ) Strachen T, Read AP. eds. Human molecular genetics. 3rd ed. London: Garland Science, , ) Thompson RM, McInnes RR, Willard HF. eds. Genetics in medicine. 6th ed, Philadelphia: WB Saunders Co, 51-76, ) Lewis R. ed. Human genetics; concepts and application. 6th ed. Boston: McGraw Hill, 1-20, ) The 56th Annual Meeting of American Society of Human Genetics (2006) Abstract book pp , ) Harper PS. ed. Practical genetic counselling. 6th ed. London: Hodder Arnold, , ) Simpson JL, Elias S. eds. Genetics in obstetrics and gynecology. 3rd ed. Philadelphia: WB Saunders Co, , ) Donnai D. Genetic counselling and the prepregnancy clinic. In: Brock DJH, Rock CH, Ferguson-Smith M, eds. Prenatal diagnosis and screening. Edinburgh, Churchill Livingstone, 3-10, ) Goldstein DB, Tate SK, Sisodiya SM. Pharmacogenomics goes genomic. Nat Rev Genet 4:937-47, 2003 결 론 결론적으로현재로서는단일유전자질환에의한유전병 - S 315 -

Can032.hwp

Can032.hwp Chromosomal Alterations in Hepatocellular Carcinoma Cell Lines Detected by Comparative Genomic Hybridization Sang Jin Park 1, Mahn Joon Ha, Ph.D. 1, Hugh Chul Kim, M.D. 2 and Hyon Ju Kim, M.D. 1 1 Laboratory