분자진단이란 무엇인가

 

분자진단이란

분자진단은 게놈과 프로테옴의 생물학적 마커를 분석하는 데 사용되는 기술을 말합니다.

특히, 세포가 자신의 유전자를 단백질로 어떻게 발현하고 분자생물학을 의학적 검사에 적용하는지에 대한 정보를 나타냅니다.

 

분자진단을 위한 실험실 전경

 

분자진단 기술의 가능성

의학에서 말하는 분자진단 기술은 질병을 진단하고 감시하며 그 위험을 검출하고 개개인의 환자에게 맞는 최적화된 치료법을 제공하는 데 사용됩니다. 이러한 검사는 감염병, 종양학, 면역학, 약리 유전학 등 다양한 의학적 전문 분야에서 유용하게 사용될 수 있으며, 체액에 관한 의학적 검사인 임상화학분야와 유사합니다.

또한, 농작물 또는 가축의 질병을 감시하고 그에 대한 위험을 추정하며, 이에 대한 어떤 검역 조치를 취해야 하는지를 결정하는 것에 유용한 정보를 제공하며, 농업 및 생물 안전 보장의 측면에서 중요합니다.

 

 

분자진단의 역사 (1980년대 / 1990년대 / 2000년대)

분자생물학 분야는 임상 응용과 마찬가지로 20세기 후반에 성장하였습니다. 1980년에 Yuet Wai Kan 등의 연구자들은 사라세미아의 산전 유전자 검사를 제안하였습니다. 이 검사법은 DNA sequencing에 의한 결정은 아니었으나, 특정한 짧은 시퀀스를 인식한 DNA 부위를 자르는 제한 효소에 의존해 태아가 어떤 대립유전자를 가지고 있느냐로 다른 길이의 DNA 서열을 만드는 것입니다. 1980년대에 이 문구는 Molecular Diagnostics Incorporated나 Bethseda Research Laboraties Molecular Diagnostics와 같은 회사의 이름으로 사용되었습니다.

 

1990년대가 되면서 새로이 발견된 유전자와 DNA 서열 결정을 위한 새로운 기술들이 개발되면서 분자 및 게놈에 대한 연구 분야가 명확해졌습니다. 1995년에는 분자병리학협회(AMP, the Association for Molecular Pathology)가 설립되어 DNA 구조에 대한 정보를 제공하였고, 1999년에 AMP는 Journal of Medical Diagnostics를 공동으로 설립하였습니다.

 

2001년에 Informa Healthcare는 의료 진단 전문가 리뷰를 시작하였고, 2002년 이후부터 HapMap Project가 시작되면서 인구 집단내에서 재발하는 한 글자의 유전적 차이인 단일 뉴클레오티드 다형형과 질병에 대한 관련성을 수집하였습니다. 2012년에는 사라세미아에서 사용한 분자진단 기술로서 개개인의 질병을 유발하는 특정 단일 뉴클레오티드 다형형을 확인하기 위해 유전학적 하이브리드 테스트를 이용하였습니다.

 

 

분자진단의 특허 논쟁

분자진단 분야의 상업적 응용이 중요해지면서 유전자 발견을 특허로 하자는 논의도 쟁점이 되었습니다. 1998년 유럽연합의 지령 98/44/ECclarified는 DNA 서열에 관한 특허가 가능함을 확인해 주었습니다. 2010년 미국에서, AMP는 Miriad Genetics를 제소하고 유방암과 관련된 2개의 유전자인 BRCA1과 BRCA2에 대한 후자의 특허에 이의를 제기하였습니다. 2013년 미국 대법원은 이에 대해 부분적으로 동의했으며, 자연적으로 발생한 유전자 서열은 특허를 취득할 수 없다고 판결했습니다.

 

 

분자진단 도구의 발전

분자생물학이 발전하면서 분석 도구의 공업화로 임상현장에서의 분자진단 기술이 사용되는 것이 실용화되었습니다.  1개의 소형화된 디바이스는 진료실이나 사무실, 자택에 의료 진단을 도입할 수 있습니다. 임상 검사는 기본적으로 높은 신뢰도 기준이 바탕이 되어야 합니다. 따라서 진단에는 인증이 필요하거나 의료기기 규제에 해당하는 경우가 있습니다. 2011년부터 일부 미국의 임상연구소에서는 'research use only'라는 연구 용도로만 판매되는 분자진단 어세이를 사용하고 있었습니다.

 

실험실 프로세스는 미국의 Clinical Laboratory Improvement Amendments, Health Insurance Portability and Accountability Act, Good Laboratory Practice, Food and Drug Administration specifications와 같은 규제를 따라야만 합니다. 연구소 정보 관리 시스템은 이러한 실험실 프로세스를 추적함으로써 보조되며, 규제는 직원 및 공급자 모두에게 적용합니다. 특히, 2012년에 미국에서는 분자병리학자 면허가 필요하며, 미국의학유전학위원회와 미국병리학위원회 등 여러 위원회가 기술자, 감독자, 연구소장을 인증하고 있습니다.

 

자동화와 샘플 바코드는 수동 취급에 따른 결과 보고 시의 오류와 오염 가능성을 줄임으로써 처리되는 양을 최대한 높입니다. 이러한 방법의 도입으로 시작부터 끝까지 단일 장비를 이용할 수 있습니다.

 

분자진단은 in vitro 생물학적 어세이에서 주로 사용되며, 이에 대한 대표적인 어세이로 PCR-ELISA 또는 형광 in situ 하이브리드화가 있습니다.

이 어세이는 종종 낮은 농도에서의 분자를 검출하는 방법이며, 이는 실제 질병을 가진 환자로부터 채취된 검체에서 질병 또는 위험성을 가진 마커를 검출하는 것입니다.