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심근증 일으키는 유전자 변이 정밀진단 가능

식약일보 | 기사입력 2015/01/08 [15:22]
미토콘드리아 내 DNA 변이와 MRI 지도영상법 접목

심근증 일으키는 유전자 변이 정밀진단 가능

미토콘드리아 내 DNA 변이와 MRI 지도영상법 접목

식약일보 | 입력 : 2015/01/08 [15:22]

연세대 강남세브란스병원 심장내과 최의영(사진) 교수팀(이경화, 정혜문, 이경아, 박철환, 박혜성)은 환자 혈액 중 DNA 염기서열 분석 통해 심근증을 일으키는 유전자 변이를 발견하는 새 진단법의 가능성을 확인했다고 밝혔다.

 

이와 함께 심장 MRI 최신 지도영상 기법을 이용해 조직검사 없이도 심근의 조직상태를 알아낼 수 있는 새 진단법의 가능성 제시에 성공했다. 특히 이번 연구는 최근 심혈관계 저널 중 최고로 꼽히는 국제학술지 Circulation(IF:14.948)지에 게재되며 세계적인 관심을 모았다.

 

심근증은 심장이 확장되거나 두꺼워지거나 또는 지방침착이 생기는 등 심장근육 이상으로 생기는 여러 가지 질환군을 통칭하는데, 특히, 비후성 심근증은 인구 500명당 1명에서 발생하는 비교적 흔한 심근증으로 부정맥발생으로 인한 급사, (이완기) 심기능장애로 인한 운동 시 호흡곤란 및 말기 심부전으로의 진행, 심근허혈로 인한 흉통, 실신, 심방세동의 발생으로 인한 뇌졸중을 유발하는 질병이다.

 

이 같은 심근증을 정확히 진단하기 위해서는 현재 혈액검사 및 엑스레이촬영, 심초음파, 조영술 등 다양한 검사 및 진단기법이 동원되고 있고, 정확한 원인을 파악하기 위해서는 직접 심장의 근육조직을 채취하는 조직검사를 시행해야 하기도 한다.

 

최 교수팀의 이번 연구는 특정 환자에 대한 증례연구로, 심근비후로 발견된 39세의 여성 심근증 환자에게서 혈액을 채취하여, PCR 시퀀싱을 통해 미토콘드리아 내 전 DNA의 염기서열을 분석했고, 그 결과 그녀의 DNA에서 심근증을 일으키는 3243A>G 유전자 변이가 발견되는 것을 정확히 알아낼 수 있었다. 또한, 심장 MRI 영상지도기법을 이용해 환자의 심근의 조직상태를 분석해 실제 침습적 심장 조직검사를 통해 분석한 광학현미경 및 전자현미경적 소견에 해당되는 결과를 거뒀다. 미토콘드리아 3243A>G 유전자 변이의 경우 일반인 300명중 1명에서 비교적 흔하게 나타나는 것으로 되어 있으며, 심근증의 경우 비후성 심근증의 형태로 나타나는 경우가 많다고 보고되어 있다. 그렇기에 비후성 심근증에서 미토콘드리아 유전변이 및 심장 MRI기법을 이용한다면 고위험군을 찾아낼 수 있는 가능성을 제시한 것이다.

 

강남세브란스병원 최의영 교수는 “이번 연구는 여러 단계를 거쳐야하는 번거로움과 위험하고 침습적인 검사 아닌 비교적 간단한 혈액의 미토콘드리아 내 DNA 분석을 통해 심근증을 쉽게 진단해내고, 직접 조직을 채취하지 않고도 MRI를 이용한 영상지도기법으로 심근의 조직상태를 알 수 있는 새로운 진단법의 가능성을 제시했기에 큰 의미가 있다”고 밝혔다. 뿐만 아니라 이를 통해 심근증 환자들의 개별화된 조직 특성 및 유전변이 정보를 데이터베이스화해, 기존의 약물치료와 함께 새로운 효소치료, 조기 이식형 제세동기 치료 등 맞춤치료를 제공할 근거를 마련할 수 있을 것으로 기대되고 있다고 한다.

 

한편, 이번 서큘레이션지에 게재된 연구논문을 기반으로 세계에서 처음으로 진행되는 동 연구 분야의 희소성과 가능성을 인정받은 강남세브란스병원 심장내과 최의영 교수팀은 진단검사의학과 이경아 교수팀과 함께 ‘한국인 비후성 심근증에서 미토콘드리아 유전자 변이의 빈도 및 자기공명영상을 통한 구조학적 특성 분석’주제로 2014년 교육과학부 연구과제에 선정돼 관련 연구를 진행하게 됐다.

 


미토콘드리아 내 DNA와 심장 MRI

 

최근 심장기능의 에너지원인 ATP를 생성하는 미토콘드리아에도 DNA가 존재함이 밝혀졌으며, 이들은 매우 안정적으로 모계를 통해 유전되는 것으로 연구됐다. 즉, 미토콘드리아 내에 존재하는 DNA의 유전자 변이에 의해 심근증이 발생할 수 있다는 것이다. 또, 이 같은 심근증은 비후성 심근증 형태로 나타나며 전신 침범소견과 함께 말기 심부전으로의 진행되거나 심각한 부정맥을 일으켜 돌연사를 일으킬 수도 있다.

 

비후성 심근증은 대표적인 유전질환으로 세포핵에 존재하는 사르코메어(sarcomere) 유전자 변이에 의해 발생된다고 알려져 있다. 그러나 실제 유전자 검사를 해보았을 때, 세포핵의 유전자변이가 발견되는 경우는 60%에 지나지 않는 것으로 나타나 기존의 유전자 진단방법에는 한계가 있었던 것이다.

 

또한, 최근 비약적으로 발전한 심장 MRI(자기공명영상)을 통한 진단기법으로 비후성 심근증 환자의 정확한 좌우심실 용적, 기능 및 심근의 조직학적 특성인 치환 섬유화정도, 심근조직의 세포외 용적(간질용적)을 측정할 수 있게 됐다. 이를 통해 심근의 생검 조직검사보다 더욱 정확히 전체 심장의 조직학적 정보를 얻을 수 있게 된 것이다.

 

연구팀은 비후성 심근증에서 심근 내 치환섬유화정도가 많을수록 심실빈맥 등으로 인한 사망률이 높다는 연구결과들이 보고됨에 따라, 어떠한 유전학적 변이가 좌심실 내 섬유화 정도를 더 증가시키는지 규명해 낼 수 있게 됐다.

 

이처럼 심장MRI는 심장의 조직을 가장 미세하고 현미경적으로 볼 수 있는 방법이나, 시행의 어려움과 기술적 문제로 국내에서도 몇몇 병원에서만 진행되고 있다. 이들 사용의 정확한 지침을 확립하고자 강남세브란스병원 최의영 교수가 개발 위원장으로 1년간의 작업 끝에 심장 MRI 사용 지침을 지난해(2014년) 11월에 출판한바 있다.

 

이는 심장내과 영상의학과 공동작업으로 Korean Circulation Journal 과 Korean Journal of Radiology에 출판하는 국내 첫 성과로, 해외에서도 2006년 이후 체계적인 델파이 기법을 이용한 지침은 없어, 전 세계적으로도 많이 인용이 될 예정이다.

 

관련 논문의 연구팀은 연세대, 서울대, 울산대, 고려대, 인제대팀으로 이루어졌고, 교신저자는 강남세브란스 심장내과 최의영 교수와 영상의학과 김영진 교수다. 향후 심근증에서의 심장 MRI역할은 증가할 것으로 보이며, 국가에서도 심근증의 심장MRI시행은 희귀난치병 진단의 중요기법으로 인정하여 보험적용을 해주어 환자의 부담이 줄어 들 것으로 기대된다. 강경남 기자

 

 

 

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