희귀질환 진단을 위한 롱 리드 시퀀싱의 구현. (LongEpi)

세 번째 국가 희귀질환 계획(PNMR3)에 이어 PNMR4의 주요 목표는 진단 불확실성과 막다른 골목을 줄이고, 희귀질환 분야에서 진단과 새로운 치료법 개발을 촉진하기 위한 전환 연구를 강화하는 것입니다.

이를 위해 프랑스 유전체 의학 계획 2025(PFMG2025)는 진단 목적으로 전장 유전체 시퀀싱(WGS)의 확산을 조직하고 있습니다.

코딩 영역 외부의 영역을 포괄하는 이 기술적 이정표는 최근 지적 발달 장애(IDD)의 주요 원인으로 RNU4-2 유전자의 변이를 확인하게 했으며, 이는 약 0.4%의 사례를 차지합니다. RNU4-2는 단백질로 번역되지 않는 소핵 RNA(snRNA)를 암호화하는 유전자이며, 그 변이는 엑솜 시퀀싱 기술로 접근할 수 없습니다.

그러나 현재 지식에 기반하여, 이러한 기술은 짧은 리드 시퀀싱 기술에 기반하며 최대 50%의 환자를 진단할 수 있습니다. 따라서 이러한 기술로 확인되지 않은 변이를 감지하기 위한 새로운 기술을 개발할 필요가 있습니다.

이러한 맥락에서, 특히 나노포어 기술을 사용하는 3세대 시퀀싱의 발전은 이제 장기 리드 전장 유전체 시퀀싱과 천연 DNA에서 메틸화된 시토신의 검출을 결합하여 유전체 및 후유전체 접근법을 결합할 수 있게 합니다.

따라서 이 새로운 접근법은 점 또는 구조적 유전체 변이, 메틸화 이상, 및 하플로타입 재구성을 동시에 감지할 수 있습니다. 수많은 연구들은 이 전략이 희귀질환의 진단률을 향상시키고 1차 유전자 검사가 될 수 있음을 보여주었습니다.

DNA 메틸화는 유전체 서열의 변화를 일으키지 않지만 유전자의 전사(RNA 합성)와 따라서 그 발현을 조절하는 후성유전학적 변형입니다. 메틸화 연구는 에피시그니처를 확립하거나 메틸화 이상을 탐색하기 위해 수행됩니다. 에피시그니처는 메틸화 표지를 조절하는 것으로 알려진 유전자의 변이 결과입니다.

메틸화 이상은 이미 알려져 있으며 프래더-윌리/안젤만 증후군 및 베크위드-비데만/실버-러셀 증후군과 같은 특정 질병에 대한 표적 분석에서 탐색됩니다. 다른 질병의 진단에 대한 메틸화 분석의 기여는 최근에 입증되었습니다. 예를 들어, 상염색체 열성 유전자 MMACHC와 관련된 메틸말론산뇨증 및 호모시스틴뇨증 유형 cblC에서, 프로모터 메틸화 분석은 PRDX1 유전자의 인트론 변이 존재와 관련된 과메틸화를 밝혔습니다. 이 인트론 변이는 MMACHC 유전자의 프로모터와 겹치는 비정상적인 안티센스 RNA의 합성으로 이어져 그 과메틸화를 유발합니다. 2024년에, 포로케라토시스 환자에서 결합된 전장 유전체 및 메틸화 분석은 FDFT1 유전자의 발견으로 이어졌습니다. 일반적으로, 메틸화 프로파일 연구는 유전체 분석 후 진단되지 않은 희귀질환 환자의 진단 불확실성을 줄이는 데 그 가치를 보여주었습니다.

희귀질환의 분자 진단 맥락에서 범유전체 수준에서 메틸화 이상(또는 에피뮤테이션) 탐색은 여전히 대부분 접근할 수 없으며 문헌에서 잘 설명되지 않았습니다. 이를 감지하기 위해 일상적으로 사용되는 기술은 대부분 비설파이트 처리와 PCR 증폭에 기반합니다. 비설파이트 처리의 단점은 DNA를 분해하여 장기 리드 응용을 방해하고, 5mC와 5hmC 메틸화를 구별하지 않으며, 비메틸화된 시토신의 처리 실패가 위양성으로 이어질 수 있다는 것입니다. 또한, 짧은 리드에서 확인된 유전체 변이와의 위상 결정은 SNP 배열과 같은 보완 기술이 필요합니다.

따라서 이 접근법은 희귀질환의 진단 불확실성과의 싸움에서 주요 기술적 진보로 보이며, 환자를 위한 정밀 의학으로의 이동의 일부입니다.

보르도 대학 병원의 남서부 옥시타니 레위니옹 발달 이상 및 기형 증후군 참조 센터(CRMR ADSOOR)의 일환으로, 우리는 특히 지적 발달 장애(특히 크로마티노병증 및 루빈스타인 테이비 증후군 및 알비니즘)가 있는 발달 이상 분야에서 임상 및 분자 전문성을 개발했습니다.

2024년에 CRMR에서 2,300건의 상담이 수행되었습니다. 또한, 알비니즘 및 지적 발달 장애 및 기형 증후군에 대해 각각 243건과 228건의 유전체 또는 엑솜 분석이 우리 분자 생물학 실험실에서 해석되었습니다.

따라서 이 두 영역에 대한 우리의 전문성은 보르도 대학 병원에서 이 혁신적인 접근법을 사용하는 이 파일럿 프로젝트 개발을 위한 최고의 출발점을 나타냅니다.