고령화로 인한 노화 또는 치명적 질병(고형암, 혈액암) 등의 치료수단으로 장기 및 조혈모세포이식(골수이식)에 대한 관심이 고조되고 있습니다. 국립장기이식관리센터(KONOS)의 통계자료에 의하면 2017년 3월 이식대 기자는 30,286명으로 매년 2,000여 명씩 증가하고 있는 추세이며, 매년 1,600건 이상의 이식이 시행되고 있습니다.
그림1. 국립장기이식관리센터(KONOS)의 연도별 이식대기자
장기, 골수 등을 이식하기 위해서는 공여자와 수여자의 조직적합성이 높아야 이식 후 거부 반응이 적은 것으로 알려져 있으며, 조직적합성을 알 수 있는 HLA 의 종류는 개인의 유전자에 따라 결정이 되기 때문에 이식 전 공여자와 수여자의 HLA 종류를 알아보는 유전자 검사가 필수로 자리잡고 있습니다. 이에 최근 차세대 염기서열 분석 기술(NGS)이 발전함에 따라 짧은 시간에 대량의 검체가 처리 가능한 NGS 기반의 고해상도 HLA 형별 분석에 대한 연구 및 검사가 각광받고 있습니다. 건강보험심사평가원의 통계자료에 따르면, 2021년 NGS 기반의 고해상도 HLA 검사수는 전년대비 2배 이상 증가하여 약 4,400회로 집계되었고, 기존의 SBT 방식의 검사는 전년대비 약 21% 감소하는 추세를 보였습니다.
성공적인 이식을 위한 NGS 기반의 조직적합성항원 (HLA)검사의 필요성 고형장기와 조혈모세포 이식에 있어서 근본적인 장애는 타인의 항원에 대한 면역반응에 의해 야기되는 거부현상으로, 이식의 성공률을 높이기 위해서는 면역 반응을 방지 또는 최소화해야 하므로, 조직적합성 항원 검사는 성공적인 장기 이식을 위한 가장 중요한 부분입니다
보통 조직적합성 검사는 HLA-A, HLA-B, HLA-DR 등 3개 HLA 유전자좌를 검사하며, 이들 3개 유전자좌에 대해 모두 적합한 경우 6/6 적합(match) 또는 0 부적합 (zero mismatch)으로 판단합니다. 장기이식 시, 5년 생존율은 HLA 가 완전히 일치하는 형제자매의 경우는 84% 정도이며, HLA 1개 일배체형 일치 가족의 경우는 73%, 뇌사공여자의 경우 66% 등의 순서로 부적합한 HLA 항원 개수가 증가할수록 생존율은 단계적으로 낮아지게 됩니다. 조혈모세포 이식시에는 공여자의 전체 면역 시스템이 환자에게 이식되기 때문에 더 정확 하고 정밀한(High resolution HLA typing) 검사가 필요합니다. HLA가 완벽히 일치할수록 이식 성공률이 높고, 중요한 합병증인 급성 이식편대숙주병(GvHD) 발생 위험성이 감소합니다.
최근 다양한 분자생물학적 진단기법과 치료법의 개발로 악성 혈액암과 난치성 자가면역질환에서 진단 및 치료 목적의 HLA 대립 유전자 형별 검사가 증가하고 있습니다. 특히 HLA 유전 자는 사람이 갖고 있는 유전자 중 다형성(polymorphism)이 가장 심한 특징을 가지고 있으며, HLA 유전자좌(locus)에는 다수의 대립유전자(allele)가 존재하고, 기존의 HLASBT 검사 target exon 이외에 추가 영역에 대한 분석을 수행해야만 식별되는 신규 대립유전자형의 빈도가 증가하고 있습니다. 대립유전자 수가 급격하게 증가하면서 보다 성공적인 골수 및 조혈모세포이식을 위한 4 digit 이상의 고해상도 HLA 유전자형별 검사의 중요도가 높아지고 있습니다.
그림 2. 조직적합성항원(HLA)의 불일치에 따른 부작용
그림3. HLAaccuTest™의 검사 방법
[고해상도 조직적합성항원 검사 NGS 패널 HLAaccuTest™] 자사가 제공하는 HLAaccuTest™은 국내 식품의약품 안전처 체외진단의료기기 제조허가를 획득한 제품으로 이식 공여자 또는 수여자의 혈액에서 추출된 DNA를 차세대염기서열분석법(NGS)으로 조직적합성항원중 HLA-A, B, C, DRB1, DQB1 대립유전자를 고해상도로 식별하여 골수 또는 장기 이식을 위한 조직적합성 검사에 사용하는 체외진단용 패널입니다.
사람의 혈액에서 추출한 DNA를 대상으로 중합효 소연쇄반응(PCR)을 이용하여 HLA-A, B, C, DRB1, DQB1 유전자 영역(Exon 및 intron 영역)을 증폭시 키며, HLAaccuTest™_Library Preparationn Kit와 HLAaccuTest™_Library Preparation Index Kit는 증폭된 amplicon을 차세대염기서열분석 장비에서 분석이 가능한 형태의 DNA 라이브러리를 제작하는데 사용됩니다.
자사의 HLAaccuTest™는 단순한 스텝으로 구성되어 있으며, 5종의 HLA 유전자의 주요 exon/intron 지역을 확인할 수 있습니다. 특히 DRB1, DQB1의 경우 넓은 지역을 커버하고 있어 판독의 모호성(ambiguity rate)을 감소시켰으며, 대립유전자간 균형(allele balance) 을 개선하여 이형접합체(heterozygote)에서 안정적인 염기서열분석 결과를 얻어 정확도를 향상시켰습니다. 자사는 제품 개발 과정에서 국내 대형병원과의 협업을 통해 충분한 임상 테스트를 통한 패널과 분석 파이프라인의 개발 및 교정을 거쳤고, 한국인 환자에게 최적의 결과를 도출할 수 있도록 하였습니다.
그림4. 대립유전자 균형 내부테스트 결과
[조직적합성항원(HLA) 검사를 위한 분석 소프트웨어 EasyHLAanalyzer™] EasyHLAanalyzer™는 자사의 정밀진단용 패널을 사용하여 HLA 검사시약으로부터 생산된 NGS 데이터를 생물정보학 파이프라인을 적용, 자동 분석하고, HLA 유전자형 판독 및 임상보고서 작성까지 원스톱으로 가능 하도록 구현하였습니다.
전문가의 분석 시나리오를 바탕으로 소프트웨어가 설계되었으며, 결과 확인 및 리뷰를 위한 화면 간 이동을 최소화, 분석 효율성을 향상시킬 수 있도록 소프트웨어 화면을 구성하였습니다. 사용자는 간단히 분석 데이터를 서버로 업로드 하는 작업만 수행하면, 서버에서 자동으로 데이터를 분석하여 사용자에게 분석 결과를 제공함으로 사용자의 편의성을 한층 높혔습니다.
또한, Genotype 결과를 리뷰하고 확인함에 있어 대화형으로 리뷰화면을 구성하여 리뷰어간 리뷰결과의 승인/변경/거절을 확인하고 추적하는데 용이한 장점이 있습니다.
그림5. EasyHLAanalyzer™의 단계별 사용 방법
