SNP 기반으로 태아의 세포유리 DNA 비율 측정 시 Imputation을 이용한 비용절감 방법

Abstract

비침습적 산전검사는 태아의 세포유리 DNA가 임신부의 혈장 속에 존재한다는 성질을 이용하여 태아의 염색체 이상 유무를 산전에 검사하는 것이기 때문에 침습적 산전검사에 비해 매우 안전하다. 이 안전성 덕분에 비침습적 산전검사는 유산의 위험이 높은 고위험군 임신부들에게 필요한 검사 방법이지만, 정확한 검사 결과를 위해서는 임신부 혈장 속에 있는 태아의 DNA가 일정량 이상 존재하여야만 한다. 이때 임신부 혈장에서 태아의 DNA가 차지하는 비율이 태아의 세포유리 DNA 비율(Fetal fraction)이다. 태아의 세포유리 DNA 비율은 비침습적 산전검사의 정확성에 영향을 미치는 부분이므로 이를 정확히 계산하는 것은 산전검사에서 중요한 이슈 중 하나이다 본 연구에서는 단일염기 다형성(Single-Nucleotide Polymorphism, SNP)을 기반으로 태아의 세포유리 DNA 비율을 측정하여 정확성을 유지하면서도 비용 절감을 할 수 있는 방법을 제안한다. 이를 위해 적용 범위(coverage)를 낮추는 방법을 사용하여 서열 분석에 필요한 비용을 절감하였다. 또한 ‘SNP imputation’을 통해 단일염기 다형성의 개수를 증가시켜 정확도를 높임으로써, 적용 범위 감소와 단일염기 다형성 개수 부족에 따른 정확도 문제를 해결하였다. 실험 결과 적용 범위가 0.01x로 줄었을 때 SNP imputation을 진행 한 후 추정한 태아의 세포유리 DNA 비율과 기준 값 사이의 상관계수(R2)는 0.933(HRC v1.1 참조패널 사용)과 0.903(1000GP3 참조패널 사용) 이었다. 그에 반해 imputation을 하지 않은 경우에는 0.01x 적용 범위에서 0.723의 낮은 상관계수(R2)를 나타내었다. 결과적으로 제안 방법을 통해 단일염기 다형성 기반의 이점인 정확도를 유지하면서 비용을 절감하는 방법을 개발하였다.