단일염기다형성을 이용한 인간 식별 DNA 마이크로어레이 개발

Abstract

인간 유전체내의 염기서열 변이는 개인의 식별이나 유전자 변이와 관련된 질병의 확인에 있어서 중요하며, 정확한 DNA 변이의 확인 법은 법 과학 분야와 의학분야에서 매우 유용하게 이용될 수 있다. 하지만 기존의 형태적 특징과 질병과 연관된 증상을 기반으로 하는 식별 법의 경우 때로는 부정확한 결과를 보이기도 하고, 특히 형태적 특성의 왜곡이나 소실에 의하여 식별 자체가 불가능할 경우도 존재한다. 그러므로, 정확한 개인식별이나 질병과 연관된 염기서열 변이의 확인을 위해서는 신뢰할 수 있는 분석법의 개발이 필수적이다. 최근, 다양한 분자유전학적 방법들이 개선된 개인식별의 수단으로서 법과학과 의학분야에 적용되고 있다. 이러한 특정 DNA 염기서열 변이나 다형성의 분석은 전기영동을 기반으로 하는 분석법, pyrosequencing, real-time PCR 등과 같은 다양한 분자유전학적 분석법을 통하여 확인될 수 있으나 이러한 방법들은 법과학과 의학의 목적과 연관된 다수의 특정 단일염기다형성을 한번에 분석하기 위해서는 적절하지 않다. 하지만 DNA microarray를 기반으로 하는 기술은 한번의 실험으로 다수의 유전학적 정보의 분석이 동시에 가능하고, 특히 short oligonucleotide microarray의 경우에는 단일 염기서열 변이 분석도 적절하다. 그러므로, 이러한 DNA microarray를 기반으로 하는 기술이 개인식별에 적합하다고 할 수 있다. 본 연구에서, 법과학과 의학적 적용을 위한 DNA microarray를 이용한 개인 식별 법을 개발하였다. 실험의 과정은 우선 미토콘드리아 DNA 과 변이지역과 class I HLA 유전자를 기반으로 선택된 특이적인 oligonucleotide probes를 한 장의 silylated glass slide에 집적한 후 형광물질로 표지 된 단일사슬의 표적 DNA와 교잡화하였으며, 추가적으로 형광물질로 표지 된 oligonucleotide helper을 동일한 DNA microarray에 적용하였다. DNA microarray 실험의 결과에서 형광물질로 표지된 oligonucleotide helper에 의한 향상된 교잡화 패턴과 위치에 따른 형광수치의 감소현상을 개선할 수 있었으며, 이러한 결과는 교잡화 패턴 분석에 있어서 위치에 따른 영향을 최소화하기 위해 oligonucleotide helper가 적용될 수 있음을 확인하였다. 또한 실험의 결과를 미토콘드리아 DNA와 HLA 유전자의 교잡화 패턴의 조합 분석을 통하여 자동으로 대립형질을 결정하여 실험의 정확도를 높일 수 있었다. 또한 oligonucleotide microarray에 의한 교잡화 결과는 기존의 서열분석법을 통한 결과와 모두 일치하여 실험의 높은 정확성을 얻을 수 있었다. 본 연구에서 이러한 microarray를 이용한 분석법은 실험의 전체적인 과정이 빠르고, 간단하여 경제적인 개인 식별 법을 제공하여, 법 과학과 의학의 목적을 위한 개인 식별에 새로운 대안으로 적용될 수 있음을 확인하였다.