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“중증일까요? 경증일까요?”…코로나19 중증도 예측하는 ‘DNA 메틸화’

신종 코로나바이러스 감염증(코로나19)에 감염되면 사람마다 증상과 그에 대한 강도가 다르게 나타난다. 과학자들은 코로나19 발생 이후 질환의 중증도를 예측하는 인자를 찾기 위해 많은 연구를 시행했다. 최근 콜로라도 의과대학(university of colorado school of medicine)과 콜로라도 대학병원(uchealth university of colorado hospital)의 연구진은 코로나19 감염 환자를 비감염자와 구별하고, 심지어 질환의 중증도를 예측하는 인자를 발견했다.

코로나19 감염 환자를 비감염자와 구별하고, 질환의 중증도를 예측하는 인자를 발견했다

캐틀린 반스(kathleen barnes) 교수는 dna 메틸화가 코로나19 중증 환자와 경증 환자를 쉽게 판별할 수 있는 ‘바이오 마커(biomarker)’라고 밝혔다. ‘dna 메틸화(dna methylation)’란 dna의 염기에 ‘메틸기’가 달라붙는 현상으로, dna 염기서열의 변화 없이 유전자 발현이 조절되는 후성유전학적 메커니즘을 뜻한다. 후성유전학(epigenetics)의 핵심은 유전자가 바뀌지 않아도 특정 형질이 나타나거나 발현되지 않을 수 있다는 것이다. 이와 같이 특정 세대에 출현한 후성유전적 형질은 다음 세대를 넘어 3세대 이하로도 유전될 수 있다. 염색질의 구조를 변화시키는 후성유전적 메커니즘 가운데 dna 메틸화는 ‘메틸기’가 유전자의 발현을 억제하여 유전자침묵(gene silencing)을 초래한다. 바이러스 감염은 이러한 후성유전자의 변화를 통해 신체에 영향을 미친다. 연구진은 “현재 코로나19 신속항원검사는 정확도가 다소 떨어진다”며 “코로나바이러스의 확산을 통제하고 변이 바이러스가 더 이상 창출되지 않게 하기 위해서는 더욱 정확한 검사가 시급하다”고 말했다. 이어 “코로나19 감염의 중증도를 예측할 수 있는 검사는 현재로서는 존재하지 않는다”고 덧붙였다. 신속항원검사는 비인두에서 채취한 검체 속에서 코로나바이러스 구성 성분의 존재 여부를 확인하는 검사법이다. 하지만 민감도와 특이도가 낮아 양성자를 음성으로 판정하는 위음성(가짜 음성) 또는 음성자를 양성으로 판정하는 위양성(가짜 양성)률이 높다. 연구는 164명의 코로나19 확진자와 296명의 대조군을 대상으로 그들의 말초 혈액 샘플을 프로파일링(profiling) 했다. 샘플을 후성유전적으로 분석한 결과, 13,033개의 중요한 메틸화 사이트(site)를 발견했다. 코로나19 감염자의 경우, 인터페론 신호전달과 바이러스에 대한 면역 반응에 관여하는 유전자 및 경로에서 대부분의 dna 메틸화가 관찰됐다. 이러한 메틸화 사이트를 이용해 구축된 검사 모델은 예측성이 매우 높은 것으로 나타났다. 코로나바이러스 감염 여부에 대해서는 정확도가 93.6%이었으며, ▲입원, ▲중환자실(icu) 입원, 그리고 ▲사망에 대한 정확도는 각각 79.1%, 80.8%, 84.4%이었다. 반스 교수는 이번 연구가 궁극적으로 새롭고 더 정확한 코로나19 검사법으로 이어질 수 있을 것으로 전망하며 “이 플랫폼이 어떻게 코로나19 검사에 가치를 더할 수 있는지 탐구 중”이라고 말했다. 특정 감염자가 중증 환자로 심화할 가능성을 미리 알 수 있다면 의료기관의 부담을 크게 줄일 수 있을 것이다.