한국인에서 TDI 천식의 genome-wide 연관성 분석

Abstract

연구목적: Affymetrix 500K 유전자칩을 이용하여 TDI 천식환자와 정상인 간의 전체 게놈 연관성 연구 (genome-wide association study)를 진행하여 TDI 천식의 병인기전에 관여하는 유전적 변이를 찾아보고 유의한 의미를 가지는 유전적 변이에 대해 유전자-유전자 (gene-gene) 상호작용 분석을 통하여 유전적 변이간의 관계를 알아보고자 한다.

연구방법: 직업성 천식인 TDI천식 환자 84명과 건강한 정상인 263명에 대하여 Affymetrix 500K 유전자칩을 사용하여 대량의 유전적 변이들의 유전자형(genotype) 결과를 얻었다. Quality control 을 통하여 대략 500,000개의 데이터에서 200,000개의 유전자변이가 제외가 되어 최종적으로 312,978 개로 연관성 분석(association study)을 진행하였다. 연관성 분석은 모수적 방법(parametric test)인 Chi-square test 와 비모수적 방법(non-parametric test)인 Cochran–Armitage trend test을 통해 실험군과 대조군의 유전자형의 빈도를 비교하였다. 또한 유전형 빈도 비교에서 성별과 나이의 보정 분석을 하기 위해 logistic regression test를 이용하였다. 유의한 유전자인 CTNNA3와 CTNNA1을 선정한 후 fine-mapping을 하기 위해CTNNA3와 CTNNA1 주변지역의 유전적변이를 찾기 위해 direct sequencing을 실시하여 추가 분석을 하였다. 유전자-유전자(gene-gene) 상호작용 분석을 위해 MDR (multifactor dimensionality reduction)을 이용하였다. TRPM8의 rs10803666 의 연관성 분석이 유의한 것을 바탕으로 TRPM 가족과 TRPV 가족간의 상호작용을 분석한 후 TRP 채널 가족들의 상호작용을 알아보았다.

결과: CTNNA3 (alpha-T-catenin) alpha-3의 유전적 변이는 TDI 천식표현형에서 유의한 결과를 보였다 (5.84x10-6 for rs10762058, 1.41 x 10-5 for rs7088181, 2.03 x 10-5 for rs4378283). 두 개의 유전적 변이인(rs10762058 and rs7088181) 의 minor Haplotype HT2[GG]를 가진 그룹에서 가지지 않은 그룹에 비해 메타콜린 PC20 레벨 (P = 0.041)이 현저히 낮았으며 CTNNA3의 mRNA 발현(P = 0.040)이 낮았다. DNA direct sequencing에 의해 발견된 3’UTR에 위치하는 유전적 변이인 CTNNA3(rs1786929)는 TDI천식 표현형(P = 0.015 in recessive analysis model) 과 유의한 연관성을 보였다. 또한 MDR을 이용한 유전자-유전자 상호작용은 TRPM 가족간의 분석에서 TRPM3-rs7031089, rs4143737, TRPM5-rs757091, TRPM6-rs6560408, TRPM8- rs10803666 로 구성된 locus4에서 가장 좋은 모델로 선정되었다. 테스트 정확도: 0.6731, 테스트 민감도: 0.7178, sign 테스트는 10(p-value=0.0010)으로 오즈비는 2.7256으로 유의한 결과이다. 그러나 CVC(cross-validation consistency)는 10번 중 5번으로 다소 낮은 결과를 보였다. TRP channel간의 분석결과는 TRPM3-rs7031089 TRPA1-rs6472656 TRPM3-rs1337011 TRPM5-rs757091 TRPM8-rs10803666으로 이루어진 모델이 가장 좋은 결과를 나타내었다. 테스트 정확도: 0.7345, 테스트 민감도: 0.7115, 테스트 특이도: 0.7414, sign 테스트는 9(p-value=0.0010), CVC(cross-validation consistency)은 10/10의 결과를 보였다

결론: 알파 T-카테닌 (α T-catenin)이며 10q21에 위치하고 있는 CTNNA3 유전자는 TDI 천식 환자에서 기도 과민증 유발에 관여하는 다수의 유전적 변이를 포함한다. 본 연구의 결과로 알파 T-카테닌의 발현의 감소는 TDI와 같은 환경적 독소물질의 반응에 대한 민감도를 증가시키고 TDI천식 진행에 관여함을 알 수 있다. MDR 방법을 이용하여 TRP 채널 소가족의 유전자-유전자(gene-gene) 상호작용 결과로 TRPM3-rs7031089 TRPA1-rs6472656 TRPM3-rs1337011 TRPM5-rs757091 TRPM8-rs10803666 의 조합이 TDI 천식환자와 정상인을 판별해 낼 수 있는 진단세트의 가능성을 나타내고 있다.

핵심어: CTNNA3, 연관성 분석, MDR, TRP 채널