척수성 근위축증 보인자 확인을 위한 spinal motor neuron (SMN) 유전자의 분자유전학적 분석

Abstract

척수성 근위축증 (SMA: Spinal Muscular Atrophy)은 척수의 전각세포(anterior horn cell)의 변성으로 인한 신경 근육 질환의 하나로써, 상염색체 열성(autosomal recessive)으로 유전된다. 약10,000명 중 1명의 발병빈도를 보이며, 보인자의 빈도는 1/40 - 1/50으로 알려져 있다. 사람의 5번 염색체에 위치하는 survival motor neuron (SMN) gene은 multiple copies로 존재하는데, 하나 이상의 SMN1 (SMNt, telomeric)과 두 개 이상의 SMN2 (SMNc, centromeric) 유전자를 가진다. 척수성 근위축증(SMA)은 SMN1 유전자의 deletion, rearrangement, or mutation에 의한 homozygous disruption 기인하며 척수성 근위축증 환자의 약 98% 이상이 이에 해당된다 본 연구에서는 SMN1, SMN2 유전자의 copy 수를 비교 분석하여 척수성 근위축증 보인자의 진단에 유용한 분자유전학적 방법을 모색하고자 하였다. 보인자 빈도 추정을 위한 정상군으로는 건강한 성인 남녀 50명을, 환자 대조군으로는 척수성 근위축증 환자로 확진된 8명의 환자를 대상으로 조사하였다. SMN1과 SMN2 유전자의 copy 수를 분석하기 위해 quantitative real-time PCR 방법을 이용하였다. SMN1유전자의 exon7에서 SMN2유전자와의 특이적인 차이점에 착안하여 각각의 locked nucleic acid (LNA) probe를 사용하였다. SMN1유전자와 SMN2 유전자의 copy수를 CFTR 유전자로 표준화하였다. 결과로 환자대조군 에서는 SMN1유전자의 상대적인 수치로는 평균 0.3±0.046 가량의 값이 나오며, 정상군에서는 0.4 - 2.5 이내의 값을 보였다. 정상군에서 보인자의 구분은 SMN1/CFTR ratio 0.8미만의 수치로 추정하였는데 (Smith et al.,2007), 0.8미만의 SMN1/CFTR ratio를 가지는 정상인은 8명으로, SMN1 유전자의 heterozygous 결실 등으로 인한 1 이상 2미만의 copy 수를 가지는 보인자로 추정된다. 추정되는 보인자에 대한 비교 분석을 위해 MLPA방법을 실시하였다. SMN1과 SMN2 유전자에 대한 유전자량(gene dosage)의 확인에는 ABI 3130 Genetic Analyzer 를 이용하였으며, GeneMarker V1.60 software를 사용하여 분석하였다. MLPA분석의relative peak area(RPA)에서 0.7과 1.3 사이의 peak size 에 포함되면 정상인의copy수에 해당하였다 (Scarciolla et al.,2006). SMN1 유전자의 exon7과 exon8에 대한 평균 ratio가 정상군의 경우 1.01로2 copy에 해당되었으며, 환자군에서는SMN1 유전자의exon8에 서1.154의 ratio를 보인 환자 1명을 제외하고 exon7과 exon8이 0의 수치를 보였다. 척수성 근위축증의 원인유전자로 알려져 있는 SMN1 유전자에 대한 ratio가 0.7 이하로 나타나는 정상인 중 3명을 척수성 근위축증(SMA) 보인자로 추정하였다. 보인자로 추정되는 이들 중2명은 모두 정량적 real-time PCR 방법으로 추정한 보인자와 일치하였다. 본 연구를 통해서 SMN1과 SMN2 유전자 copy 수를 확인할 수 있었으며, 이를 통한 환자의 진단 및 보인자 확인이 가능함을 알 수 있었다. 또한 SMN2 유전자의 정량적 분석은 정상군과 환자군 사이에서의 연관성은 없으나, 환자군에서만 보았을 경우, SMN2 유전자의 exon7과 exon8에 대한 평균 ratio는 정상군에서0.93, 환자군에서 1.29로 모두 2 copy에 해당되며 환자군에서 좀 더 높은 수치를 보여 SMN1유전자의 결손에 대한 SMN2유전자의 보상기전이 시사되고 있음을 확인하였다. 척수성 근위축증 보인자에 대한 정확한 진단을 위해서는 정량적real-time PCR을 통해 확인된 비보인자의 수치라 하더라도 MLPA와 같은 다른 방법을 이용한 재평가가 반드시 필요하다고 하겠다.