개요 #

Circulating cell free DNA란 혈액 중에 떠돌아 다니는 DNA이다. 최근 미국 오바마 대통령의 맞춤 의료 발언과 안젤리나 졸리의 BRCA 유전자 검사를 통한 유방 절제로 인해 바이오 헬스케어에 대한 관심이 커지고 있다. 특히, cell free DNA를 이용한 유전자 진단은 뜨거운 이슈 중 하나다. 양수 검사는 1% 확률로 산모와 태아에게 위험한 영향을 주기도 하며, 암의 biomarker로써 CCFDNA를 이용하려는 움직임을 보이고 있다. NGS 장비의 발전과 Bioinformatics의 발전으로 인해 더 적은 양의 DNA를 이용하여 더 효율적인 진단을 하는 단계에 어느 정도 이르렀다고 본다. 향후 이를 어떻게 해석하고 환자에게 도움이 될지는 조금 더 지켜볼 만 하다.

Circulating cell free DNA의 가치 #

1. 여러 질병에 대한 biomarker
2. 비침습적 산전검사(NIPT)
3. blood-based 개인 맞춤형 의학의 분야에서 암의 발견과 monitoring하는데 용이
4. 맞춤형 항암제 치료 개발

위와 같이 cell free DNA는 plasma(혈장)에서 추출하는데 보통 5~10cc 이상을 채취해야만 했다. 그러나 최근에 0.5cc의 혈장만으로도 검사가 가능하게 됐으며, 이를 이용한 유전자 검사는 혈액 내의 혈장을 이용하므로 조금 더 안전한 검사법으로써 향후 더욱 발전할 것으로 본다.

NIPT (비침습적 산전검사) #

CNAs란? (Circulating Nucleic Acids) #

몸 속에 대부분의 DNA와 RNA는 세포내에 존재하나, nucleic acis의 작은 양은 혈액 중에 자유롭게 떠돌아 다닌다. cell death (apoptotic/necrotic)의 결과의 DNA 조각들이 CNAs이다. 여기에는 gDNA (+methylation status), mtDNA, mRNA, microRNA 등이 존재한다. 혈액 중에는 0~>1,000 ng/ml이 존재하고(평균 30ng/ml), 170bp이하의 상태이다.

NIPT란? #

산모의 혈액을 이용하여 임신 10주부터 다운증후군 (Trisomy 21), 에드워드증후군(Trisomy 18), 파타우 증후군(Trisomy 13)과 성염색체 이수성(Sex chromosome aneuploidy)을 정확하고 간편하게 확인할 수 있는 비침습적 산전 태아검사(Non-invasive Prenatal Test, NIPT)이다. 양수 검사나 융모막 검사는 침습적인 검사법으로 태아 유산(1~2%)의 가능성이 있다. 그러나, NIPT의 경우 다운증후군 검사에 있어 민감도와 특이도가 99% 이상으로 정확하다.

Circulating tumor DNA #

암은 전 세계적으로 죽음에 이르게하는 주요 질병 중 하나이다. 이러한 암 치료법이 발전했음에도 불구하고 사망률은 여전히 높다. Tumor heterogeneity 특히, intratumoral heterogeneity는 암 치료가 어렵고, 분자적 타겟 치료도 실패하게 하는 주요 원인이다. 따라서 혈류에 떠도는 cell-free circulating tumor DNA (ctDNA)를 다용도의 biomarker처럼 이용할 수도 있다. 보통 100g (3x10¹⁰ cancer cells)의 암은 매일 혈액안으로 3.3%까지 DNA를 방출한다. 암 환자의 혈액에서 발견되는 tumor cfDNAs가 대부분 70~200bp이나 21kilobases까지 발견되기도 한다. 이렇게 암 환자에게서 지속적인 monitoring이 가능하며 때로는 somatic mutation으로 인한 변화도 알아낼 수 있다. 한 예로, 우리는 대장암으로 알고 항암 치료를 진행하였으나 ctDNA를 통해 폐암과 관련이 있다는 확인을 통해 폐암 항암제를 투여하여, chemotherapy, 맞춤형 치료를 진행한 사례도 있다.

액체 생체검사 (Liquid biopsy) 현황 및 전망 #

- 출처:한국투자증권

액체 생체검사(Liquid biopsy)는 비침습적(non-invasive) 방법으로, 기존의 조직 샘플 채취 및 대장 내시경 검사 등에 의존했던 것과는 달리 혈액 등의 체액 검사만으로 신체 부위 별 혈액 내에 존재하는 암세포 유래 DNA를 분석하여 암 발생 및 전이 등에 대한 관찰이 가능하다.

- 액체 생검 개념도 (출처:Qiagen)

이에 따라, 암의 진단을 통한 적합한 암 치료제를 선택하고, 암의 재발/전이, 항암제 치료 효과 및 저항성을 확인하는 모니터링과 건강검진을 통하여 각종 암을 조기 발견할 수 있다. 특히, 조직 채취의 필요가 없고, 판독 및 편차를 최소화하며 암치료에 대한 정밀한 가이드를 제공한다는 장점이 있다.

현재 Qiagen, Trovagene, Genomic Health 외에 국내의 많은 기업들도 액체생검을 통한 조기진단 및 동반진단을 개발하고 있다. 1. 파나진의 ‘PANA MutyperTM R EGFR kit’ 2. 압타머사이언스의 ‘7 marker classifier’ 3. 지노믹트리의 ‘EarlyTect Cancer’ 4. 글라이칸의 ‘당사슬 바이오 마커 분석 진단’ 5. 테라젠이텍스의 ‘OncoChaser’

정리 #

현재 NGS 장비와 Bioinformatics 기술의 발전으로 적은 비용, 적은 양의 시료를 이용하여 효율적인 진단 및 치료를 하기 위한 노력이 지속되고 있다. 특히, 수술 및 약물 등은 피할 수는 없겠지만 사람이라면 누구나 지니고 있는 혈액을 통해 암, 질병 등을 진단하고 예측함으로써 정확한 맞춤 처방을 통해 불필요한 약물의 오남용을 막아 환자들의 치료에 도움이 되길 바란다.

Reference #

• 질병 유전체 분석법 3판 - Chapter 21. Non-Invasive Prenatal Test(NIPT)
• So many choices: what does each do & how much do they cost?
• Circulating tumor DNA: A new generation of cancer biomarkers
• Genotyping cell-free tumor DNA in the blood to detect residual disease and drug resistance
• "액체생검 우리가 주도" 국내 바이오텍 '5사 5색' 전략
• 액체생검(Liquid Biopsy)의 개념, 기술현황과 전망