naica® 드롭렛 칩 디지털 PCR은 핵 이식 후 미토콘드리아 이형접합성을 검출하고 2.5시간 내에 결과를 얻습니다.

미토콘드리아 질환은 미토콘드리아 유전체(mtDNA)의 유전적 돌연변이로 인해 발생하는 유전 질환의 일종으로, 오직 여성 혈통을 통해서만 유전됩니다. 일반적으로 세포 내 미토콘드리아 DNA의 60% 이상에 돌연변이가 발생하면 질병으로 이어질 수 있으며, 미토콘드리아 DNA 돌연변이가 많을수록 질병의 심각도가 높아집니다.

최근 미토콘드리아 기증으로도 알려진 핵 이식(NT)은 질병이 있는 어머니로부터 자녀에게 유전되는 미토콘드리아 질환을 예방하는 전략으로 점점 더 주목받고 있습니다. 그러나 핵 이식 시 소량의 세포질 유래 mtDNA가 존재하여 수혜자에서 mtDNA의 이질성과 증폭을 유발하기 때문에 mtDNA 돌연변이 부하를 정확하게 정량화하는 것이 필수적입니다. 현재 차세대 염기서열 분석(NGS) 방법은 높은 비용, 긴 분석 시간, 복잡한 데이터 처리, 낮은 신호 대 잡음비 등의 한계를 가지고 있습니다.

레버 유전성 시신경병증(LHON)은 가장 흔한 모계 유전성 미토콘드리아 질환입니다. 벨기에 겐트 대학교 생물학과 연구팀은 디지털 PCR(dPCR) 플랫폼을 이용하여 LHON과 관련된 m.11778 G>A 돌연변이 부위를 검출하고, 차세대 염기서열 분석(NGS) 방법과 비교하여 미토콘드리아 DNA 이질성 정량화에 디지털 PCR을 적용할 수 있는지 여부를 탐구했습니다. 연구 결과는 저명한 학술지인 Clinical Chemistry에 발표되었습니다.

이질성 평가에서 dPCR의 적용 가능성을 평가하기 위해 세 가지 유형의 샘플을 준비했습니다. (i) 돌연변이 부담이 높은 환자로부터 얻은 13개의 샘플, (ii) 건강한 자원봉사자로부터 기증받은 동질적인 야생형 샘플 3개, (iii) mtDNA 잔류물로 인해 돌연변이 부담이 낮은 NT 처리 샘플(총 6개 샘플).

테스트 방법:

처리 과정을 통해 분석 및 검증을 위한 샘플 변이 부하 범위는 50%에서 0.01%로 설정됩니다.

실험 결론:

dPCR과 NGS 결과에서 관찰된 돌연변이율은 높은 일관성을 보였다.

NGS와 비교했을 때, dPCR은 배경 잡음이 더 낮습니다. Naica® 드롭렛 칩 디지털 PCR 시스템을 사용한 결과, 예상대로 환자 이외의 샘플에서는 돌연변이 대립유전자에 대한 양성 신호가 나타나지 않았습니다.

dPCR 결과와 비교했을 때, 거의 모든 이형접합 샘플의 이차 대립유전자 빈도가 NGS 결과에서 과대평가되었다. 이는 NGS 실험 과정에서 잘못된 염기서열이 유입되었을 가능성이 있으며, PCR 증폭 과정에서 이차 대립유전자 빈도가 변형되었을 수 있음을 시사한다.

차세대 염기서열 분석(NGS)과 비교했을 때, 디지털 PCR은 비용이 저렴하고 조작이 간편하며 결과가 더욱 직관적이고 저빈도 돌연변이 검출에 더 적합합니다.

디지털 PCR 방법은 핵 이식 후 미토콘드리아 이질성을 정량적으로 검출하는 데 적합합니다.