한국인에서 단일 염기 다형성과 다유전자 위험점수에 따른 폐암과의 연관성 : 한국인 암 예방연구-II를 이용하여

최민경 연세대학교 보건대학원 2023 국내석사

한국인에서 단일 염기 다형성과 다유전자 위험점수에 따른 폐암과의 연관성 : 한국인 암 예방연구-Ⅱ 를 이용하여 배경 및 목적 WHO에 따르면 2020년 암을 진단받은 2천만 명 중 주로 여성들이 많이 걸리는 유방암 암(11.7%)을 제외하고, 가장 높은 발병률을 보이는 것은 폐암(11.4%)이다. 폐에는 감각신경이 분포하지 않기 때문에 조기에 발견하기 어려워 다른 암보다 사망률이 높다. 폐암의 고위험군은 질병 위험 예측 모형으로 선별할 수 있으며, 폐암과 관련성이 있는 단일 염기 다형성(Single Nucleotide Polymorphism, SNP)은 전장 유전체 연관성 분석 연구를 통해 이미 다수 발굴되었다. 그러나 한국인을 대상으로 폐암과 단일 염기 다형성의 연관성을 분석한 연구는 많지 않다. 폐암 유전자는 minor allele frequencies의 차이로 인해 같은 아시아 인구 집단 안에서도 상이한 연구 결과를 초래할 수 있다. 그러므로 국외 선행 연구의 결과를 한국인에 적용하는 데에는 한계가 존재한다. 따라서 본 연구에서는 메타 분석 결과를 통해 동아시아 인구 집단에서 폐암과 관련성이 있는 SNP를 선정하여 우리나라에서도 폐암과 연관성이 있는지 재현하고자 하였다. 또한 한국인에서 동아시아 인구와 전체 인구의 두 표본 집단의 다유전자 위험점수(Polygenic risk score, 이하 PRS)를 산출하여 비교 및 분석함으로써 향후 암 발생 예측 모형 연구에 중요한 기초 자료를 제공하는 데 목적을 두고 있다. 연구방법 한국인 암 예방연구-Ⅱ 코호트에서 연구 참여 동의서를 구비한 대상자 159,844 명 중 유전 정보가 있는 총 151,566명을 연구 대상자로 분석하였으며, 폐암이 있는 환자군은 864명, 정상 대조군은 150,702명이었다. 분석에 사용된 단일 염기 다형성은 두 가지 다른 유전자 데이터 베이스(동아시아인 집단, 전체 인구집단)에서 각기 수집하였다. 첫 번째 데이터 베이스는 Yohan 등(2018)의 GWAS 메타 분석 연구로, 동아시아인에서 보고된 총 44개의 단일 염기 다형성 중 한국인 암 예방연구-Ⅱ에 있는 34개를 이용하여 로지스틱 회귀 분석을 시행하였다. 그 결과 유의성이 확인된 단일 염기 다형성을 성별과 흡연 상태의 하위 계층 간 로지스틱 분석을 시행하였다. 두 번째 데이터 베이스는 미국 인간 유전체 연구소(National Human Genome Research Institute, NHGRI)에서 제공하는 GWAS catalog이다. 이를 통해 전체 인구 집단에서 폐암과 관련성이 보고된 단일 염기 다형성 중 회귀 계수값이 확인된 71개의 다유전자 위험점수를 산출하였고, 동아시아인 집단에서 회귀 계수값이 확인된 17개로 다유전자 위험점수를 산출하였다. 두 집단에서 산출된 다유전자 위험점수로 폐암과 로지스틱 분석을 시행하였고, 이를 성별과 사분위수, 흡연 상태의 하위 계층 간 로지스틱 분석을 시행하여 비교하였다. 연구결과 분석 결과 11개의 단일 염기 다형성에서 통계적으로 유의한 상관관계가 나타났다. 동아시아인 집단의 단일 염기 다형성 중 폐암과 가장 높은 유의 수준을 보이는 SNP는 유전자좌 6p21.1 위치한 rs7741164(OR, 1.22; 95% CI, 1.10-1.36, p<.001)이다. 이 외 유의한 차이가 확인된 단일 염기 다형성은 각각 rs10187911, rs10937405, rs4488809, rs4600802, rs9816619, rs2736100, rs465498rs9387478, rs11196080, rs7086803으로 나타났다(p<.05). 폐암과 다유전자 위험점수의 로지스틱 분석 결과 동아시아인 집단에서는 유의한 연관성이 확인되었지만, 전체 인구 집단에서는 유의한 차이가 확인되지 않았다. 성별과 사분위수, 흡연의 하위 분석 결과 동아시아인 집단에서는 남성에서만 유의한 차이가 확인되었고, 전체 인구 집단에서는 남성과 여성 모두 유의한 차이가 확인되지 않았다. 동아시아인 집단에서 사분위수 분석 결과 1분위수를 기준으로 3분위수와 4분위수가 유의한 차이를 보였고, 전체 인구 집단에서는 유의한 차이가 나타나지 않았다. 흡연 상태는 비흡연군에서 동아시아인 집단과 전체 인구집단은 유의한 관련성이 나타나지 않았고, 흡연군에서 동아시아인 집단의 다유전자 위험점수와 폐암과의 유의한 상관성이 확인되었다(OR, 1.19; 95% CI, 1.09-1.28). 다유전자 위험 점수의 폐암 예측력을 평가한 결과는 연령과 성별, 흡연 상태를 보정 전 동아시아인 집단의 AUROC가 0.532, 전체 인구 집단의 AUROC는 0.519로 나타났다. 연령과 성별, 흡연 상태를 보정 후 동아시아인 집단에서 AUROC는 0.828, 전체 인구 집단에서 AUROC는 0.827로 나타나 보정하기 전보다 폐암의 설명력은 더 높게 나타났으며, 두 집단 간 폐암 설명력에는 근소한 차이만 있음이 분석되었다. 결 론 본 연구는 폐암과 후보 단일 염기 다형성을 연관성을 분석하고 다유전자 위험점수를 도출하여 유전적 요인을 세부적으로 이해하고자 하였다. 연구 결과에 따르면 소수 유전자의 대립 빈도(Minor allele frequency)의 차이가 크지 않은 동일 인종에서도 민족 간에는 다양한 차이가 있다는 사실을 확인하였다. 또한 한국인에서는 동아시아인 집단의 다유전자 위험점수에서 폐암과 유의한 상관성이 확인되었다. 성별과 사분위수, 흡연 상태에 따른 하위 계층의 분석 결과를 종합적으로 볼 때 동아시아인 집단이 전체 인구집단 보다 폐암과 유의한 관련성을 가지는 결과가 더 많이 관찰되었으나 두 집단 간 폐암의 예측력에는 근소한 차이만 존재하는 것으로 분석되었다. 본 연구 결과는 유전역학 연구로서 한국인의 폐암 유전체 데이터베이스 구축을 위한 유전체 자료로 제공될 수 있으며, 폐암 예측 인자를 개발하여 예측 의학을 확립하는 데 필요한 기초 자료로 제공하고자 한다.

運動選手 및 一般學生의 안지오텐신 轉換酵素 遺傳子 多形에 關한 硏究

박종철 慶尙大學校 大學院 2004 국내박사

The purpose of the current study was to investigate the genotype frequencies of the Angiotensin-Converting Enzyme (ACE) gene insertion / deletion polymorphism in highly trained athletes and general students. A total of 435 (aged 16 - 21 years old) high school students were recruited as the participants for the study. Of the 435 participants, 235 subjects were classified as power athletes(anaerobic) and 68 as endurance athletes (aerobic), who were enrolled in K high school of physical education. The average carrier of the athletes was about 6.5±3.2 years. In the meanwhile, 132 of aged-matched students who were enrolled in J regular high school were classified as general students. Height(cm) and weight(kg) were measured using a standard method, and body mass index (kg/㎡) was calculated. Waist circumference was measured as an index of the central obesity. A commercially available-sterilized cotton swap was used to collect buccal cells, which was used to extract human genomic DNA using the QiaAmp DNA Blood Mini Kits(Qiagen, CA, USA). Polymerase-Chain Reaction (PCR) combined with 2% agarose gel electrophoresis and ethidium bromide staining was used for the ACE insertion/deletion genotyping. For serum ACE activity, a 20-ml venous blood following an overnight fast was collected into the EDTA-treated tube, which was stored at -70℃ until the assay. The activity of plasma ACE was measured by a kinetic method using N-(3-(2-furyl)acryloyl)-L-phenylalanylglycylglycine(FAPGG, Sigma, St. Louis, USA) as a substrate. χ^(2) was used to test any significant differences in the relative frequencies of the ACE genotypes 1) between the athletes and the non-athletes 2) among the aerobic athletes, the anaerobic athletes and the non-athletes. ANOVA was used to compare any significant differences in the measured variables between the athletes and the non-athletes and 3) among the aerobic athletes, the anaerobic athletes, and the non-athletes. Statistical significances were tested at P = 0.05. With respect to the ACE genotypes, there were no significant differences in the relative frequencies of the genotypes between the athletes and the non-athletes. On the other hand, the three group comparison based on the energy continuum showed that the genotype frequency of the Ⅱ genotype was found to be higher in the aerobic athletes than in the anaerobic athletes or in the general students. Interestingly enough, the serum ACE activity showed a similar result to the ACE genotypes such that regardless of the groups, the Ⅱ genotypes had significantly lower serum ACE activity than the ID genotypes(P<0.001) or the DD genotypes(P<0.001). With respect to the obesity indices, the mean waist circumference was found to be significantly higher in the DD genotypes than in the ID(P=0.009) or Ⅱ genotypes(P<0.009) in the general students. The findings of this current study are summarized as follows; 1) The genotype frequencies of the Ⅱ homozygotes, ID heterozygotes, and DD homozygotes were 20.1%. 61.7%, and 18.2% in the athletes and 16.7%, 68.9%, and 14.4% in the general students. 2) The genotype frequencies of the Ⅱ homozygotes, ID heterozygotes, and DD homozygotes were 30.9%, 55.9%, and 13.2% in the aerobic athletes, 17.0%, 63.4%, and 19.6% in the anaerobic athletes, and 16.7%, 68.9%, and 14.4% in the general students. Therefore, these findings indicate that the genotype frequency of the Ⅱ homozygotes is significantly higher in the aerobic athletes than both in the anaerobic athletes and in the general students. 3) The serum ACE activities for the athletes were 38.72±22.04U/L for the Ⅱ homozygotes, 48.14±21.49U/L in the ID heterozygotes, and 63.71±18.64U/L in the DD homozygotes. The serum ACE activities for the general students were 41.13±22.91U/L for the Ⅱ homozygotes, 45.75± 16.73U/L in the ID heterozygotes, and 64.79±18.87U/L in the DD homozygotes. These findings indicate that regardless of exercise type, the Ⅱ homozygotes had a significantly lower serum ACE activity than the DD homozygotes. 4) Regardless of the ACE genotyopes, the mean waist circumferences were similar in the athletes. In the general students, however, the mean waist circumferences were 72.72±7.95cm in the Ⅱ homozygotes, 73.58± 9.72cm in the ID heterozygotes, and 78.44±7.15cm in the DD homozygotes. In summary, the current findings of the study show that the Ⅱ genotype of the ACE gene polymorphism can be a genetic marker for an aerobic athletes who performance rely on high-level cardiovascular endurance. In addition, the DD genotype can be a genetic marker for obesity in the study population.

Development of a next-generation sequencing-based multi-gene breast cancer prognosis prediction tool

이한별 서울대학교 대학원 2021 국내박사

Introduction Multigene assays provide useful prognostic information regarding hormone receptor (HR)-positive breast cancer. Next-generation sequencing (NGS)-based platforms have numerous advantages including reproducibility and adaptability in local laboratories. This study aimed to develop and validate an NGS-based multigene assay to predict the distant recurrence risk in HR-positive, human epidermal growth factor receptor 2 (HER2)-negative breast cancer. Methods In total, 179 genes including 30 reference genes highly correlated with the 21-gene recurrence score (RS) algorithm were selected from public databases. Targeted RNA-sequencing was performed using 250 and 93 archived breast cancer samples with a known RS in the training and verification sets, respectively, to develop the algorithm and NGS-Prognostic Score (NGS-PS). The assay was validated in 413 independent samples with long-term follow-up data on distant metastasis. Results In the verification set, the NGS-PS and 21-gene RS displayed 91.4% concurrence (85/93 samples). In the validation cohort of 413 samples, area under the receiver operating characteristic curve plotted using NGS-PS values classified for distant recurrence was 0.76. The best NGS-PS cutoff value predicting distant metastasis was 20. Furthermore, 269 and 144 patients were classified as low- and high-risk patients in accordance with the cut-off. Five- and 10-year estimates of distant metastasis-free survival (DMFS) for low- vs. high-risk groups were 97.0% vs. 77.8% and 93.2% vs. 64.4%, respectively. The age-related hazard ratio for distant recurrence without chemotherapy was 9.73 (95% CI 3.59–26.40) and 3.19 (95% CI 1.40-7.29) for patients aged ≤50 and >50 years, respectively. Conclusions The newly developed and validated NGS-based multigene assay can predict the distant recurrence risk in ER-positive, HER2-negative breast cancer. 배경 및 목적 다유전자 검사 (multigene assay)는 호르몬수용체 양성 유방암에서 예후정보를 제공한다. 차세대염기서열분석 (next-generation sequencing) 기반의 플랫폼은 반복성과 개별 실험실에서의 적용성 등 많은 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 호르몬수용체 양성 HER2 음성 유방암의 원격 재발 위험도를 예측할 수 있는 차세대염기서열분석 기반 다유전자 검사를 개발하고 검증하고자 하였다. 대상 및 방법 공용 데이터베이스로부터 21-gene recurrence score (RS)와 상관성이 높은 유전자를 선택하고 30개 참조유전자 (reference gene)를 더하여 총 179개 유전자를 선택하였다. Training set의 250개와 verification set의 93개의 RS 정보를 알고 있는 유방암 샘플에 대해 표적 RNA 염기서열 분석을 시행하여 알고리즘을 개발하고 NGS-Prognostic Score (NGS-PS)를 도출하였다. 원격재발에 대한 장기추적관찰 정보를 알고 있는 413개의 독립적인 유방암 샘플 (validation set)로 개발한 검사의 예측력을 검증하였다. 결과 Verification set에서 도출한 NGS-PS는 21-gene RS와 91.4% (85/93)의 일치율을 보였다. 413명 validation set의 원격재발 여부에 대하여 분류된 NGS-PS 값을 사용하여 그린 ROC curve의 AUC값은 0.76이었다. 원격 재발 위험도를 가장 잘 구별하는 NGS-PS의 절단값은 20이었다. 절단값 20을 기준으로 269명은 저위험군, 144명은 고위험군으로 분류되었다. 저위험군과 고위험군의 5년과 10년 무원격전이 생존률은 각각 97.0% 대 77.8% 및 93.2% 대 64.4%였다. 항암치료를 받지 않은 군에서 나이에 따른 원격전이에 대한 위험비는 50세 이하에서 9.73 (95% 신뢰구간 3.59-26.40), 50세 초과에서 3.19 (95% 신뢰구간 1.40-7.29)였다. 결론 새로 개발한 차세대염기서열분석 기반 다유전자 검사는 호른몬수용체 양성 HER2 음성 유방암의 원격 재발 위험도를 예측할 수 있다.

β₂-아드레날린 수용체 유전자다형과 기관지천식 표현형의 연관성

김상훈 중앙대학교 2001 국내박사

SUV39H2 히스톤 메틸전이효소 유전자다형(1624G>C)과 폐암의 임상적 연관성에 관한연구

이진수 서울대학교 대학원 2007 국내박사

Polygenic Risk Scores for Type 2 Diabetes Complications using Transfer Learning

조보금 서울대학교 대학원 2024 국내석사

Type 2 diabetes (T2D) presents a global health concern, with its complications significantly impacting patients’ quality of life and increasing mortality rates. Polygenic Risk Scores (PRS) is a crucial tool in predicting the onset and progression of T2D and its complications. However, the effectiveness of PRS in predicting certain complications is often limited by their low prevalence. This thesis investigates the application of Transfer Learning for Polygenic Risk Scores (TL-PRS) to enhance the predictive performance of PRS to predict T2D complications by leveraging a large-scale T2D dataset. Additionally, this study integrates a pseudo-validation method into TL-PRS, addressing the challenge of validating PRS models in the absence of individual-level data. Our models, developed using UK Biobank phenotypes, achieved an average improvement of 107% in R-squared, the proportion of phenotypic variance explained, compared to standard PRS models. This improvement of model accuracy, along with overcoming data constraints, contributes to precision medicine approach in diabetes care. 제2형 당뇨병(Type 2 Diabetes, T2D)은 전 세계적인 건강 문제로, 특히 그 합병증들은 환자의 삶의 질을 크게 저하시키고 사망률을 증가시킵니다. 다중 유전자 위험 점수(Polygenic Risk Scores, PRS)는 제 2형 당뇨병과 그 합병증의 발병과 진행을 예측하는데 중요한 도구입니다. 그러나 특정 합병증들을 예측하는 PRS의 효과는 그 합병증들의 발생률이 낮기 때문에 종종 한계를 보입니다. 본 논문은 T2D의 합병증 발생 예측을 위한 PRS의 성능을 향상시키기 위해 대규모의 T2D 질병 데이터를 사용하는 전이 학습 다중 유전자 위험 점수(Transfer Learning for Polygenic Risk Scores, TL-PRS)의 활용법을 탐구합니다. 또한, 개인별 데이터가 접근 불가능한 상황에서도 PRS 모델의 검증(validation) 과정을 수행하기 위해 TL-PRS에 가상 검증 방법(Pseudo-validation)을 도입했습니다. 본 연구에서 UK Biobank 표현형 데이터를 사용하여 개발된 TL-PRS 모델은 기본적인 PRS 모델에 비해 평균적으로 107% 개선된 R-squared, 즉 모델이 표현형의 분산을 설명하는 비율을 도출했습니다. 모델 정확도를 향상시키고 데이터 제한을 극복함으로써, 이 연구는 당뇨병 치료에 정밀 의학이 도입되는 데 기여합니다.

Epsilon globin 유전자 분석에 의한 埼蹄目 몇 종간의 계통유록관계와 제주재래마에서의 cytochrome-b 유전자 다형연구

김기옥 제주대학교 1996 국내박사

Systematics of seven families in the order Gigartinales (Rhodophyta) from Korea based on morphology and molecular analyses

양미연 제주대학교 일반대학원 2018 국내박사

Vitamin D Binding Protein Gene : Transcriptional regulation and physical mapping of its multigene locus

송영한 University Of Pennsylvania 1998 해외박사

Vitamin D binding protein (DBP) is the major serum carrier of vitamin D and its metabolites. DBP multigene family includes albumin (ALB), α-fetoprotein (AFP), and α-albumin (αALB). All four genes are expressed in liver under developmental regulation. Although ALB and AFP have long been a model for liver-specific gene expression, little is known about DBP gene regulation. Moreover, the physical map of this multigene locus has not been established. By transient transfection analysis, three regions (F-2, B, and A) were identified in the 5'-flanking region of the rat DBP gene that contained tissue-specific transcriptional determinants. Gel mobility shift and DNase I footprinting analyses showed that all three regions contained binding sites for the hepatocyte nuclear factor 1 (HNF1), a transcriptional regulator composed of HNF1α and HNF1β which functions as hetero- and homodimers. The activity of the most promoter-proximal cis-element (segment A) was DBP-promoter specific, position dependent, and positively controlled by both HNF1α and HNF1β. In contrast, the two more distal determinants (segments F-2 and B) acted as classical enhancers; their activities were promoter- and orientation-independent and mutation of their respective HNF1 binding sites resulted in a marked decrease of DBP reporter expression. Remarkably, HNF1α had a major stimulatory effect while HNF1β acted as a transdominant-inhibitor of the HNF1α-mediated enhancer activity. These results suggested that the expression of the DBP gene reflects the balance between the relative abundance of HNF1α and HNF1β. Mice transgenic for a 95kb human DBP transgene that includes 40kb of 5'- and 10kb of 3'-flanking regions have been generated and preliminary analyses of transgene expression pattern suggested the presence of a locus control region (LCR) in the transgene. Meiotic mapping, characterization of yeast artificial chromosomes, and generation of a P1 contig showed the order of the genes on human chromosome 4g11-q13 to be: centromere-DBP-5'ALB3'-5'AFP3'-5'αALB3'-telomere. The minimal distance between DBP and ALB was estimated to be 1.5 Mb. The results of this study can be summarized as follows: DBP expression was shown to be oppositely regulated by HNF1α and HNF1β, transgenic mouse lines containing a putative LCR were generated, and the order of the DBP gene family members were redefined by physical mapping.

Studies on primordial germ cell proliferation and screening of germline chimerism in birds

최진원 서울대학교 대학원 2010 국내박사