KR101725966B1 - 가슴-엉덩이 둘레 비율값 예측용 단일염기다형성 마커 및 이의 용도 - Google Patents

가슴-엉덩이 둘레 비율값 예측용 단일염기다형성 마커 및 이의 용도 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가슴-엉덩이 둘레 비율값 연관 단일염기다형성 마커 및 이를 이용한 제 2형 당뇨병의 발병 감수성 예측 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 당뇨병 발병 감수성 예측 표지자인 가슴-엉덩이 둘레 비율 형질과 밀접하게 연관된 단일염기다형성인 GenBank SNP database rs17134520, rs12523602 및 rs191732로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 단일염기다형성 부위를 검출하는 방법과 상기 단일염기다형성 부위를 포함하는 20내지 100개의 연속된 DNA 서열로 구성되는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 당뇨병 발병 감수성 예측용 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 방법은 당뇨병이 발병하기 전에 발병 감수성을 효과적으로 예측하여 질병을 예방하고, 당뇨병으로 인한 의료비 부담을 줄이는 데에 유용하게 이용될 수 있다.

Description

가슴-엉덩이 둘레 비율값 예측용 단일염기다형성 마커 및 이의 용도 {SNP markers linked with thoracic-to-hip ratio and application thereof}
본 발명은 가슴-엉덩이 둘레 비율값 연관 단일염기다형성 마커 및 이를 이용한 제 2형 당뇨병의 발병 감수성 예측 방법에 대한 것으로, 보다 상세하게는 당뇨병 발병 감수성 예측 표지자인 가슴-엉덩이 둘레 비율 형질과 밀접하게 연관된 단일염기다형성인 GenBank SNP database rs17134520, rs12523602 및 rs191732로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 단일염기다형성 부위를 검출하는 방법과 상기 단일염기다형성 부위를 포함하는 20내지 100개의 연속된 DNA 서열로 구성되는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 당뇨병 발병 감수성 예측용 조성물에 관한 것이다.
제2형 당뇨병은 인슐린이 분비되지만 그 양이 부족하거나, 분비되는 인슐린에 의한 신호전달이 잘 일어나지 않거나 인슐린 저항성이 생기는 병이다. 제2형 당뇨병은 식습관과 생활방식과 같은 환경적인 요인과 다수의 유전자의 작동 이상으로 발생하는 대사성 질환으로 알려져 있다. 또한 신체 일부분, 특히 상체 몸통 부위의 과다한 지방 축적이 대사 장애와 연관이 있음이 보고되었고, 다수의 인체 측정 연구에서는 비만의 일반적인 척도로 쓰이는 체질량지수(body mass index, BMI)가 제2형 당뇨병 유발 가능성을 예측하는 데에도 믿을 만한 지표로 사용될 수 있음을 보여주었다(Colditz, G.A. et al., Am. J. Epidemiol.(1990), 132:501-513, Field, A.E. et al., Arch . Intern . Med.(2001), 161:1581-1586, Hu, F.B. et al., N. Engl . J. Med.(2001), 345:790-791). 체질량지수 외에, 최근에는 가슴-엉덩이 둘레 비율(thracic-to-hip circumference ratio, THR), 허리-엉덩이 둘레 비율(waist-to-hip circumference ratio, WHR), 허리 둘레(waist circumference) 등에 대해서도 제2형 당뇨병 발병 감수성을 예측하는 인체 측정 지표로서의 가능성이 제시되기도 하였다(Pham, D.D. et al., Diabetes . Res. Clin . Pract .(2014), 104:273-280, Snijder, M.B. et al., Am . J. Clin . Nutr .(2003), 77:1192-1197, Stevens, J. et al., Obes . Res .(2001), 9:696-705).
이 중 특히 가슴-엉덩이 둘레 비율(THR)은 일반적인 비만 지표인 BMI나 허리 둘레 또는 WHR로 판단한 중심부비만(central obesity)보다 더욱 정확하게 제2형 당뇨병 발병 감수성을 예측할 수 있는 지표로서 보고된 바 있다(Pham, D.D. et al., Diabetes . Res . Clin . Pract .(2014), 104:273-280). BMI는 체내 총 지방량을 반영하는 지수이기는 하지만, 근육과 지방의 질량을 구분하지 않으며, 허리 둘레를 포함하여 몸통의 특정 부분의 둘레를 측정하는 것은 특정 부위의 지방의 축적 정도를 알 수 있지만, 당뇨병 발병을 예측하는데 더 중요한 지방 분포 양상이나 체형은 알 수 없는 단점이 있다. 많은 역학 연구에서 체내 지방 분포를 보여주는 지수로 사용되어온 WHR은 복부와 엉덩이 지방에 대한 분포만 알 수 있을 뿐 보다 몸통에서의 구체적인 지방 분포 양상을 반영하지는 못한다. 이에 비해 THR은 대사 장애 유발에 높은 연관성을 보이는 심장부, 간, 그리고 흉부 등 상체의 지방 축적 양상을 반영한 몸통의 지방 분포 지수로서 당뇨병 유발 감수성을 보다 정확하게 예측하는 신뢰할 수 있는 표지자(marker)로 사용할 수 있다.
그러나 이러한 THR의 단점은 당뇨병 발병 감수성의 유전적 소인을 가지고 있더라도 THR의 표현형질이 나타나지 않은 상태라면, 즉 THR이 어느 정도 정상에서 벗어나 당뇨병 발병 상태에 가깝게 진행되기 전이라면 당뇨병 발병 감수성을 조기 예측하는 데에는 한계가 있다는 것이다. 따라서 이러한 당뇨병 발병 감수성 표지자로서의 THR의 한계를 보완하고 당뇨병 발병 감수성 예측의 시기를 최대한 앞당길 수 있는 새로운 유전자 예측 마커의 개발이 필요하다.
이에 본 발명자들은 THR 표현형질에 대한 전체 유전체 연관성 분석(genome-wide linkage analysis)를 실시하여 THR과 강한 유전 연관성을 보이는 단일염기다형성(single nucleotide polymorphism, SNP)을 발견하여 본 발명을 완성하였다.
따라서 본 발명의 목적은
당뇨병 발병 감수성 예측에 필요한 정보를 제공하기 위하여, 개체의 시료로부터 GenBank SNP database rs17134520, rs12523602 및 rs191732로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 단일염기다형성(SNP) 부위를 검출하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 GenBank SNP database rs17134520의 단일염기다형성(SNP) 부위를 포함하는 20 내지 100개의 연속된 DNA 서열로 구성되는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 당뇨병 발병 감수성 예측용 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 GenBank SNP database rs12523602의 단일염기다형성(SNP) 부위를 포함하는 20 내지 100개의 연속된 DNA 서열로 구성되는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 당뇨병 발병 감수성 예측용 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 GenBank SNP database rs191732의 단일염기다형성(SNP) 부위를 포함하는 20 내지 100개의 연속된 DNA 서열로 구성되는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 당뇨병 발병 감수성 예측용 조성물을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
당뇨병 발병 감수성 예측에 필요한 정보를 제공하기 위하여, 개체의 시료로부터 GenBank SNP database rs17134520, rs12523602 및 rs191732로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 단일염기다형성(SNP) 부위를 검출하는 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
GenBank SNP database rs17134520의 단일염기다형성(SNP) 부위를 포함하는 20 내지 100개의 연속된 DNA 서열로 구성되는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 당뇨병 발병 감수성 예측용 조성물을 제공한다.
본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
GenBank SNP database rs12523602의 단일염기다형성(SNP) 부위를 포함하는 20 내지 100개의 연속된 DNA 서열로 구성되는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 당뇨병 발병 감수성 예측용 조성물을 제공한다.
본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
GenBank SNP database rs191732의 단일염기다형성(SNP) 부위를 포함하는 20 내지 100개의 연속된 DNA 서열로 구성되는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 당뇨병 발병 감수성 예측용 조성물을 제공한다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에서는 당뇨병 발병 감수성 예측에 필요한 정보를 제공하기 위하여, 개체의 시료로부터 GenBank SNP 단일염기다형성 rs17134520, rs12523602 및 rs191732로 구성된 군으로 선택된 하나 이상의 단일염기다형성(SNP) 부위를 검출하는 방법을 제공한다.
본 발명의 발명자들은 총 177명으로 이루어진 한국의 대가족 B의 구성원 99명에 대해 제2형 당뇨병의 발병 감수성을 효과적으로 예측할 수 있는 신체측정지수인 가슴-엉덩이 둘레 비율(THR)의 표현형질에 대한 가족력 분석(pedigree analysis)과 전체 유전체 연관성 분석(genome-wide linkage analysis)을 실시하였다. 그 결과 THR에 밀접한 유전적 연관성을 보이는 단일염기다형성들이 인간염색체 5번, 특히 5q12.3-31구간에 밀집하고 있는 것을 발견하였고, 이 중 THR과의 연관성이 가장 높았던 단일염기다형성 rs17134520, rs12523602 및 rs191732를 검출하여 각 단일염기다형성의 대립형질과 THR 표현형질 사이의 상관관계를 조사하였다. 이에 본 발명에서는 상기한 단일염기다형성의 대립형질에 따라 당뇨병 발병 감수성을 예측할 수 있는 방법을 제공한다.
본 발명에서 용어 “예측”은 질병 발생의 예상 및 질병 발생 감수성을 결정하거나 도출시키는데 사용되는 모든 유형의 분석을 포함한다. 본 발명에 따른 예측 마커는 당뇨병, 특히 제 2형 당뇨병의 발병 감수성을 특이적으로 예측할 수 있다. 본 발명의 “예측”은 필요에 따라 진단을 의미할 수 있다.
본 발명에서 개체의 시료는 혈액, 가래, 타액, 조직 생검 또는 정액 등 유전체나 유전체 산물인 폴리뉴클레오티드를 포함하는 시료일 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 B 가계 구성원들의 단일염기다형성 분석을 위해 혈액 시료를 이용하였다.
본 발명에서 용어 “다형성(polymorphism)"이란 유전적으로 결정된 집단내에서 2 이상의 대체적 서열 또는 대립형질의 발생을 의미하며, 본 발명에서 “다형성 부위(polymorphic site)"란 다형성 서열 중 단일염기 다형이 일어나는 부위를 말한다. 구체적으로 게놈에서 단일염기(A, T, C 또는 G)가 종의 멤버들 간 또는 한 개체(individual)의 쌍 염색체 간에 발생하는 DNA 서열의 다양성을 의미한다. 예를 들어, 서로 다른 개체의 세 개의 DNA 단편들(예: AAGT[A/A]AG, AAGT[A/G]AG, AAGT[G/G]AG)처럼 단일염기에서 차이를 포함하는 경우, 두 개의 대립 유전자(A 또는 G)라고 부르며, 일반적으로 거의 모든 SNPs는 두 개의 대립 유전자를 가진다.
한 집단(population) 내에서, SNP는 소수 대립인자 빈도 (minor allele frequency, MAF; 특정 집단에서 발견되는 유전자위치(locus)에서 그 빈도가 낮은 대립인자 빈도)로 할당될 수 있다. 인간 집단 내에는 염기서열상의 변이(variations)가 존재하며, 지질학적 또는 민족적 군에서 공통적인 하나의 SNP 대립 유전자는 매우 희귀하다. 단일염기는 폴리뉴클레오타이드 서열에 변화(치환), 제거(결실) 또는 첨가(삽입)될 수 있다. SNP는 번역 프레임의 변화를 유발할 수 있다. 바람직한 SNP 예측 마커는 선택된 집단에서 1% 이상, 더욱 바람직하게는 10% 또는 20% 이상의 발생빈도를 나타내는 두 개 이상의 대립형질을 가진다.
본 발명에서 당뇨병 발병 감수성 예측에 필요한 정보를 제공하기 위하여, 개체의 시료로부터 rs17134520 단일염기다형성(SNP) 부위를 검출하는 방법은 rs17134520의 대립 유전자가 티민(T)인 경우 당뇨병 발병 감수성이 높은 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 방법일 수 있다. rs17134520은 염색체 5번의 5q22.2에 위치하고 있으며, 전체 유전체 상관관계 분석에서 THR과는 가장 밀접한 유전연관성을 보였다. rs17134520의 다수 형질(major allele)은 A이고 소수 형질(minor allele)은 T였다. 이 중 소수 형질인 T는 가슴-엉덩이 둘레 비율이 낮은 그룹에서보다 높은 그룹에서 대립형질 발현빈도가 높은 것으로 나타났다(각각 0.03과 0.13). 따라서 단일염기다형 rs17134520의 염기다형이 T인 경우 가슴-엉덩이 둘레 비율이 높을 가능성이 높고, 제2형 당뇨병에 민감할 것으로 결정할 수 있다.
본 발명에서 당뇨병 발병 감수성 예측에 필요한 정보를 제공하기 위하여, 개체의 시료로부터 rs12523602 단일염기다형성(SNP) 부위를 검출하는 방법은 rs12523602의 대립 유전자가 구아닌(G)인 경우 당뇨병 발병 감수성이 높은 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 방법일 수 있다. rs12523602은 염색체 5번의 5q22.2에 위치하고 있으며, 전체 유전체 상관관계 분석에서 THR과 두 번째 높은 밀접한 유전연관성을 보였다(LOD score=4.8). rs12523602의 다수 형질(major allele)은 A이고 소수 형질(minor allele)은 G였다. 이 중 소수 형질인 G는 가슴-엉덩이 둘레 비율이 낮은 그룹에서보다 높은 그룹에서 대립형질 발현빈도가 높은 것으로 나타났다(각각 0.28과 0.53). 따라서 단일염기다형 rs12523602의 염기다형이 G인 경우 가슴-엉덩이 둘레 비율이 높을 가능성이 높고, 제2형 당뇨병에 민감할 것으로 결정할 수 있다.
본 발명에서 당뇨병 발병 감수성 예측에 필요한 정보를 제공하기 위하여, 개체의 시료로부터 rs191732 단일염기다형성(SNP) 부위를 검출하는 단계를 포함하는 당뇨병 발병 감수성 예측 마커를 검출하는 방법은 rs191732의 대립 유전자가 티민(T)인 경우 당뇨병 발병 감수성이 높은 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 방법일 수 있다. rs191732은 염색체 5번의 5q22.2에 위치하고 있으며, 전체 유전체 상관관계 분석에서 THR과 밀접한 유전연관성을 보였다(LOD socre=4.5). rs191732의 다수 형질(major allele)은 A이고 소수 형질(minor allele)은 T였다. 이 중 소수 형질인 T는 가슴-엉덩이 둘레 비율이 낮은 그룹에서보다 높은 그룹에서 대립형질 발현빈도가 높은 것으로 나타났다(각각 0.18과 0.23). 따라서 단일염기다형 rs191732의 염기다형이 T인 경우 가슴-엉덩이 둘레 비율이 높을 가능성이 높고, 제2형 당뇨병에 민감할 것으로 결정할 수 있다.
본 발명에서 단일염기다형성 부위를 검출하는 단계는 당 업계에 공지된 올리고뉴클레오티드 프라이머(oligonucleotide primer) 등을 이용하여 시료로부터 폴리뉴클레오티드를 증폭하거나 분리하는 통상의 방법으로 수행될 수 있다.
본 명세서에서 용어 "프라이머"는 적합한 온도에서 적합한 완충액 내에서 적합한 조건(즉, 4종의 다른 뉴클레오사이드 트리포스페이트 및 중합반응 효소)하에서 주형-지시 DNA 합성의 개시점으로 작용할 수 있는 단일-가닥 올리고뉴클레오타이드를 의미한다. 프라이머의 적합한 길이는 다양한 인자, 예컨대, 온도와 프라이머의 용도에 따라 변이가 있지만 전형적으로 15-30 뉴클레오타이드이다. 짧은 프라이머 분자는 주형과 충분히 안정된 하이브리드 복합체를 형성하기 위하여 일반적으로 보다 낮은 온도를 요구한다.
프라이머의 서열은 주형의 일부 서열과 완전하게 상보적인 서열을 가질 필요는 없으며, 주형과 혼성화되어 프라이머 고유의 작용을 할 수 있는 범위 내에서의 충분한 상보성을 가지면 충분하다. 따라서 본 발명에서의 프라이머쌍은 주형인 표적 유전자 서열에 완벽하게 상보적인 서열을 가질 필요는 없으며, 이 서열에 혼성화되어 프라이머 작용을 할 수 있는 범위 내에서 충분한 상보성을 가지면 충분하다. 본 발명의 프라이머는 표적 유전자의 mRNA (즉, cDNA) 서열에 상보적인 서열로 제조될 수 있다. 이러한 프라이머의 디자인은 표적 유전자의 cDNA 서열을 참조하여 당업자에 의해 용이하게 실시할 수 있다.
본 발명의 프라이머는 포스포아미다이트(phosphoramidite) 고체 지지체 합성법이나 기타 널리 공지된 방법을 이용하여 화학적으로 합성할 수 있다. 이러한 핵산 서열은 또한 당해 기술분야에 공지된 다양한 방법을 통해 변형시킬 수 있다. 이러한 변형의 예로는 메틸화, 캡화, 천연 뉴클레오티드 하나 이상의 동족체로의 치환, 및 뉴클레오티드 간의 변형, 예를 들면 하전되지 않은 연결체(예: 메틸 포스포네이트, 포스포트리에스테르, 포스포로아미데이트, 카바메이트 등) 또는 하전된 연결체(예: 포스포로티오에이트, 포스포로디티오에이트 등)로의 변형이 있다.
또한 본 발명의 단일염기다형성 rs17134520, rs12523602 및 rs191732를 검출하는 단계는 보다 구체적으로는 직접 시퀀싱, 대립유전자-특이적 프로브 혼성화, 대립유전자-특이적 프라이머 신장, 대립유전자-특이적 증폭, 시퀀싱, 5' 뉴클레아제 분해, 분자 비콘 분석, 올리고뉴클레오타이드 결합 분석, 크기 분석 및 단일 가닥 구조 다형성으로 이루어진 군으로부터 선택된 과정에 의해 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
아울러 본 발명의 단일염기다형성 rs17134520, rs12523602 및 rs191732를 검출하는 단계는 분리된 하나 이상의 단일염기다형성에서 적어도 2종의 상이한 대립유전자의 각각을 구별할 수 있는 단계일 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 응용될 수 있는 기술은, 형광 인 시투 혼성화(FISH), 직접적 DNA 서열결정, PFGE 분석, 서던 블롯 분석, 단일-가닥 컨퍼메이션 분석(SSCA, Orita et al., PNAS, USA 86:2776(1989)), RNase 보호 분석(Finkelstein et al., Genomics, 7:167(1990)), 닷트 블롯 분석, 변성 구배 젤 전기영동(DGGE, Wartell et al., Nucl.Acids Res., 18:2699(1990)), 뉴클레오타이드 미스매치를 인식하는 단백질(예: E. coli의 mutS 단백질)을 이용하는 방법(Modrich, Ann. Rev. Genet., 25:229-253(1991)), 및 대립형-특이 PCR을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 실시예에서는 99명의 가계 구성원에 대하여 THR 형질에 연관성이 있는 SNP를 찾기 위하여 전체 유전체에 걸친 연관 분석을 방대한 양의 분석을 수행하였기 때문에 대량의 단일염기다형을 빠르게 분석할 수 있는 디엔에이 어레이를 이용하였다. 가계 구성원들에서 분리된 유전체들의 유전형 분석은 어피메트릭스사(Affimetrix Inc.)에서 생산판매하는 어피매트릭스 진칩 휴먼 매핑 500K 어레이 세트(Affymetrix GeneChipHuman Mapping 500K ArraySet)를 이용하여 생산자 매뉴얼에 따라 실시하였다. 각 개인의 단일염기다형은 어피매트릭스 진칩 결과를 GTYPE 소프트웨어에서 BRLMM 알고리즘을 적용하여 결정하였다.
본 발명의 당뇨병 발병 감수성 예측 마커를 검출하는 방법은 아시아인에게 적용되는 것을 특징으로 하는 방법일 수 있다. 특히 본 발명의 당뇨병 발병 감수성 예측 마커를 검출하는 방법은 아시아인 중에서도 한국인에게 적용되는 것을 특징으로 하는 방법일 수 있다.
본 발명은 GenBank SNP database rs17134520의 단일염기다형성(SNP) 부위를 포함하는 20 내지 100개의 연속된 DNA 서열로 구성되는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 당뇨병 발병 감수성 예측용 조성물을 제공한다.
본 발명의 조성물이 디엔에이 증폭 과정에 적용되는 경우, 본 발명의 조성물은 선택적으로 디엔에이 증폭에 필요한 시약, 예컨대 완충액, 디엔에이 중합효소, 디엔에이 중합효소 조인자 및 dNTP를 포함할 수 있다. 본 발명의 조성물은 마이크로 어레이 방식에 적용되는 조성물, 예컨대 마이크로어레이의 고상 표면에 프로브가 고정화되어 있다.
본 명세서에서, 용어 “프로브”는 특정 뉴클레오타이드 서열에 혼성화될 수 있는 디옥시리보뉴클레오타이드 및 리보뉴클레오타이드를 포함하는 자연 또는 변형되는 모노머 또는 결합을 갖는 선형의 올리고머를 의미한다. 바람직하게는, 프로브는 혼성화에서의 최대 효율을 위하여 단일가닥이다. 프로브는 바람직하게는 디옥시리보뉴클레오타이드이다. 본 발명에 이용되는 프로브로서, 상기 SNP를 포함하는 서열에 완전하게(perfectly) 상보적인 서열이 이용될 수 있으나, 특이적 혼성화를 방해하지 않는 범위 내에서 실질적으로(substantially) 상보적인 서열이 이용될 수 있다. 바람직하게는, 본 발명에 이용되는 프로브는 본 발명의 SNP를 포함하는 10-30개의 연속 뉴클레오타이드 잔기를 포함하는 서열에 혼성화될 수 있는 서열을 포함한다. 보다 바람직하게는, 상기 프로브의 3’-말단 또는 5’-말단은 상기 SNP 염기에 상보적인 염기를 갖는다. 일반적으로, 혼성화에 의해 형성되는 듀플렉스(duplex)의 안정성은 말단의 서열의 일치에 의해 결정되는 경향이 있기 때문에, 3’-말단 또는 5’-말단에 SNP 염기에 상보적인 염기를 갖는 프로브에서 말단 부분이 혼성화되지 않으면, 이러한 듀플렉스는 엄격한 조건에서 해체될 수 있다.
혼성화에 적합한 조건은 Joseph Sambrook, et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y.(2001) 및 Haymes, B. D., et al., Nucleic Acid Hybridization, A Practical Approach, IRL Press, Washington, D.C.(1985)에 개시된 사항을 참조하여 결정할 수 있다. 혼성화에 이용되는 엄격한 조건(stringent condition)은 온도, 이온세기(완충액 농도) 및 유기 용매와 같은 화합물의 존재 등을 조절하여 결정될 수 있다. 이러한 엄격한 조건은 혼성화되는 서열에 의존하여 다르게 결정될 수 있다.
또한 본 발명은 GenBank SNP database rs12523602의 단일염기다형성(SNP) 부위를 포함하는 20 내지 100개의 연속된 DNA 서열로 구성되는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 당뇨병 발병 감수성 예측용 조성물을 제공한다.
마지막으로 본 발명은 GenBank SNP database rs191732의 단일염기다형성(SNP) 부위를 포함하는 20 내지 100개의 연속된 DNA 서열로 구성되는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 당뇨병 발병 감수성 예측용 조성물을 제공한다.
따라서, 본 발명은 당뇨병 발병 감수성을 예측하기 위한 새로운 단일염기다형성 예측 마커와 예측 마커 검출 방법을 제공한다. 본 발명의 방법은 당뇨병이 발병하기 전에 발병 감수성을 효과적으로 예측하여 질병을 예방하고, 당뇨병으로 인한 의료비 부담을 줄이는 데에 유용하게 이용될 수 있다.
도 1은 B 가족의 가계도와 가계 구성원들의 가슴-엉덩이 둘레 비율(THR)을 나타낸 것이다.
도 2는 B가족 가계 구성원의 가슴-엉덩이 둘레 비율(THR)과 단일염기다형성(SNP)간 양적 형질 위치 분석(quantitative trait loci analysis)의 결과를 염색체별로 나타낸 것이다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
< 실시예 1>
B 가계 구성원들의 가슴-엉덩이 둘레 비율( thoracic - top - hip circumference ratio)의 측정
가슴-엉덩이 둘레 비율을 예측할 수 있는 유전인자(genetic marker)를 찾기 위해, 총 171명의 가계 구성원으로 된 대가족(도 1, 화살표는 같은 부모에게서 태어난 형제자매 관계인 가계 구성원, 사각형은 남성, 원형은 여성)을 찾고, 그 중 99명의 가계 구성원에 대해 가슴둘레, 엉덩이둘레, 허리둘레, 체중과 신장을 측정하였다(도 1, 별표 표시된 가계 구성원, 괄호 안의 숫자는 가계 구성원의 계산된 가슴-엉덩이 둘레 비율).
이 연구는 한국한의학연구원과 성신대학교의 기관감사위원회(institutional review board)의 허가를 받았고, 측정에 응한 개인은 서면 고지에 입각한 동의서를 제출하였다.
< 실시예 2>
B 가계 구성원의 전체 유전체 단일염기다형 분석
실시예 1에서 측정에 응한 B 가계 구성원 99명에 대해 전체 유전체 연관 분석 (genome-wide linkage analysis)을 실시하였다. 각 개인의 혈액 5ml에서 유전체를 분리하고 단일염기다형(single nucleotide polymorphism, SNP)의 유전형을 분석하였다. 분리된 유전체들의 유전형 분석은 어피매트릭스 진칩 휴먼 매핑 500K 어레이 세트(Affymetrix GeneChipHuman Mapping 500K Array Set, Affymetrix Inc.,CA)를 이용하여 생산자 매뉴얼에 따라 실시하였다. 각 개인의 단일염기다형은 어피매트릭스 진칩 결과를 GTYPE 소프트웨어에서 BRLMM 알고리즘을 적용하여 결정하였는데, 결정 비율(call rate)이 하위 95%보다 낮은 단일염기다형은 분석에서 제외하였다.
이후 CHOISS 소프트웨어를 이용하여 전체 유전체 연관분석을 하기 위한 총 9,472개의 단일염기다형을 유전체 전체에 걸쳐 선택하였다. 선택된 단일염기다형의 수는 일루미나 에스엔피칩(Illumina SNP chip)인 휴먼 링키지 IV 패널(human linkage IV panel)을 이용했을 때보다 1.6배 가량 많았다.
< 실시예 3>
가슴-엉덩이 둘레 비율 등 표현형과 단일염기다형성(SNP)간 양적 형질 위치 분석( quantitative trait loci analysis )과 가변성분 분석( variable component analysis)
실시예 2에서 선택한 단일염기다형 중, 실시예1에서 측정한 가슴둘레, 허리둘레, 엉덩이 둘레, 가슴-엉덩이 둘레 비율, 허리-엉덩이 둘레 비율 등의 표현 형질에 대해 중요한 연관관계가 있는 단일염기다형을 찾아내기 위하여 양적 형질 위치 분석과 가변성분 분석을 하였다. MERLIN 소프트웨어(버전 1.1.2, http://www.sph.umich.edu/csg/abecasis/merlin/index.html)를 이용하여 양적 형질 위치 분석과 가변성분 분석을 하였다. 구체적으로 MERLIN 소프트웨어로 LOD 수치(Logarithm(base 10) of Odds, LOD score)를 계산하고, LOD score가 3 이상일 경우 해당 DNA 마커가 표현형질과 통계적으로 유의하게 연관되어 있는 것으로 하였다.
성별과 연령을 고려하지 않은 단순 양적 형질 위치 분석에서는 상기한 표현형질에 연관관계가 있는 단일염기다형이 없는 것으로 나타났다(LOD score<3). 나이와 연령을 공변인으로 가변성분분석을 하여 나이와 연령이 측정치에 미치는 영향을 제외하였을 때에는 염색체 5번의 5q12.3-31 부분에 위치한 단일염기다형들과 가슴-엉덩이 둘레 비율 사이에 유의미한 연관관계(LOD score>3.0)가 관찰되었다(도 2, 각 패널의 가로축은 센티모간(cM), 세로축은 LOD Score). 염색체 5번의 5q22.2에 위치한 단일염기다형 rs17134520이 가장 높은 LOD score인 5.1을 보였는데, rs17134520의 다수 형질(major allele)은 A이고 소수 형질(minor allele)은 T였다. 이 중 소수 형질인 T는 가슴-엉덩이 둘레 비율이 낮은 그룹에서보다 높은 비율에서 대립형질 발현빈도가 높은 것으로 나타났다(각각 0.03과 0.13). 따라서 단일염기다형 rs17134520의 염기다형이 T인 경우 가슴-엉덩이 둘레 비율이 높을 가능성이 높고, 제2형 당뇨병에 민감할 것으로 예측할 수 있다. rs17134520 다음으로 rs12523602(LOD score=4.8), rs191732(LOD score=4.5)이 높은 연관관계를 보였다.
염색체 5번의 5q12.3-31 이외의 지역이나 다른 염색체들에서는 가슴-엉덩이 둘레 비율과 뚜렷한 연관관계를 보이는 단일염기 다형이 발견되지 않았다. 또한 가슴 둘레나 엉덩이 둘레만으로도 전체 유전체에서 연관관계를 보이는 단일염기다형을 발견되지 않아서, 가슴-엉덩이 둘레 비율과 연관관계를 보이는 상기한 단일염기 다형은 가슴둘레나 엉덩이 둘레 각각에 대해서는 상관관계가 없음을 보여준다.
가슴둘레-엉덩이 둘레 비율과 연관관계 LOD score가 3 이상인 단일염기 다형들은 UCSC Genome Browser on Human Feb. 2009(GRCH37/hg19) Assembly로 확인했을 때, 염기서열 110,897,070 위치의 rs247547부터 염기서열 138,168,277 위치의 rs17207681까지 5번 염색체상 약 27Mb에 걸친 구간에 존재하였다.
이상 살펴본 바와 같이 본 발명의 단일염기다형성 예측 마커와 이를 이용한 당뇨병 감수성 예측 방법은 당뇨병이 발병하기 전에 발병 감수성을 효과적으로 예측하여 질병을 예방하고, 당뇨병으로 인한 의료비 부담을 줄이는 데에 유용하게 이용될 수 있다

Claims (11)

  1. 제2형 당뇨병 발병 감수성 예측에 필요한 정보를 제공하기 위하여, 개체의 시료로부터 GenBank SNP database rs17134520, rs12523602 및 rs191732로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 단일염기다형성(SNP) 부위를 검출하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 개체의 시료의 GenBank SNP database rs17134520의 대립유전자가 티민인 경우 당뇨병 발병 감수성이 높은 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 개체의 시료의 GenBank SNP database rs12523602의 대립유전자가 구아닌인 경우 당뇨병 발병 감수성이 높은 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 개체의 시료의 GenBank SNP database rs191732의 대립유전자가 티민인 경우 당뇨병 발병 감수성이 높은 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 삭제
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 아시아인에게 적용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 아시아인은 한국인인 것을 특징으로 하는 방법.
  8. GenBank SNP database rs17134520의 단일염기다형성(SNP) 부위를 포함하는 20 내지 100개의 연속된 DNA 서열로 구성되는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 제2형 당뇨병 발병 감수성 예측용 조성물.
  9. GenBank SNP database rs12523602의 단일염기다형성(SNP) 부위를 포함하는 20 내지 100개의 연속된 DNA 서열로 구성되는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 제2형 당뇨병 발병 감수성 예측용 조성물.
  10. GenBank SNP database rs191732의 단일염기다형성(SNP) 부위를 포함하는 20 내지 100개의 연속된 DNA 서열로 구성되는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 제2형 당뇨병 발병 감수성 예측용 조성물.
  11. 삭제
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