산모 혈액을 이용한 비침습 산전 검사(NIPT)란?

최근 길어진 교육 기간과 여성들의 사회 진출 등의 이유로 결혼 시기가 늦어지면서, 여성의 출산 연령대가 덩달아 높아졌습니다. 만 35세를 넘으면 임신 능력이 급격히 저하되며, 이 시기 이후의 임신을 '고령 임신'이라고 합니다. 통계청에 따르면 35세 이상 산모 비중은 35.4%로 매우 증가했습니다. 만 35세 이후에는 노화도나 난소와 난자의 질로 인해 임신에 어려움을 겪는 것은 물론, 태아 염색체 이상이나 조산, 난산, 임신중독증과 같은 합병증 발병 위험이 커 '고위험 임신'으로 분류합니다. 따라서 산전 기형아 검사의 중요성이 매우 크며, 대한모체태아의학회는 진료지침을 통해 'NIPT 검사는 모든 임신부에게 소개되어야 하며 고위험군에서 우선하여 권유돼야 한다'라고 밝히고 있습니다.

 

NIPT 검사란?

NIPT의 이해 (출처: Sonic Genetics)

 

태반의 탯줄을 통해 태아의 혈액과 산모의 혈액이 연결되어 있는데, 최근에는 혈액 내 떠다니는 극소량의 태아 DNA(cell free DNA)를 증폭하고 분석하는 방법(차세대 염기서열 분석, Next Generation Sequencing, NGS)이 발전하면서 산모의 혈액으로 태아의 유전적 질병 상태를 확인할 수 있게 되었습니다. 이것을 비침습적 산전 기형아검사(Non-Invasive Prenatal Test, 이하 NIPT)라 부릅니다.

 

산모의 혈액에서 태아 DNA를 분리한 후 기술과 첨단 정보처리 분석기술을 이용하여 분석함으로써, 태아의 염색체 21번, 18번, 13번, 9번, 16번, 22번 수적 이상과 성염색체 이수성(XO, XXX, XXY, XYY) 및 결실 증후군(8종; 1p36 deletion syndrome, 2q33.1 deletion syndrome, Wolf-Hirschhorn syndrome, Cri Du Chat syndrome, Jacobsen syndrome, Prader-willi/Angelman syndrome, DiGeorge syndrome)에 대한 위험도 평가를 제공합니다.

 

기존의 기형아 검사는 혈액 내에서 beta-HCG가 정상보다 높으면 태아의 염색체 이상을 의심해 15~18주에 양수천자(amniocentesis)를 시행합니다. 그러나 이는 산모의 복부를 바늘로 관통하는 침습적 방법으로 위험이 따르게 됩니다. 실제 이 과정에서 유산을 포함한 산모와 태아의 합병증이 1~2% 정도 발생합니다. 이 때문에 산모의 혈액을 통해 더욱 안전하게 태아의 염색체 이상을 진단하기 위한 비침습적인 검사법이 연구됐습니다. 이미 1998년에 산모의 혈장에서 태아의 DNA를 검출하기 시작했으며, 그로부터 10년이 지난 2008년에는 태아의 DNA를 NGS로 시퀀싱 하는 분석법이 소개되기 시작했습니다. 2011년에는 태아의 DNA에서 다운증후군을 진단하기에 이르렀습니다.

 

태아 DNA 검출 시기 (출처: Royal society of chemistry, 2014)

최근 NIPT 방법의 발달로 임신 9~10주부터 혈액을 통한 태아의 기형아 검사가 가능하게 되었습니다. NIPT는 산모의 혈액 내 태아의 DNA가 4% 정도 이상이 되는 임신초기부터 가능한 검사이며, 실제 임신 10~20주 사이 산모의 혈액 내 태아 DNA 농도는 평균적으로 10~15% 정도이므로 이 시기에 산전 기형 검사는 충분히 가능합니다. 기존의 혈액검사 방법인 트리플 혹은 쿼드 방식보다 더 빨리 진단할 수 있으며 더 정확합니다만 융모막 검사, 양수 검사 같은 침습적 검사에서 확인할 수 있는 약 16~23%의 염색체이상은 NIPT로 구분하기 어렵습니다. 따라서 초음파로 심장 기형 등의 이상을 발견한 경우라면 침습적 검사를 받는 것이 좋겠습니다.

 

미 산부인과 학회(ACOG)의 NIPT 검사 가이드라인은 35세 이상 산모, 초음파 검사를 통해 이수성(aneuploidy) 위험 증가요인이 발견된 경우, 이전 임신에서 다운증후군 등 3염색체(trisomy)가 있었던 경우, 트리플 혹은 쿼드 스크린 검사에서 양성이 나온 경우 등이 있습니다.

 

항목	산전 기형아 스크리닝 검사	NIPT	융모막 검사	양수 검사
검사 구분	선별검사	선별검사	진단검사	진단검사
검사 시기	1차: 임신 11-13주 2차: 임신 15-20주	임신 10주	임신 10-13주	임신 16-21주
검사 질환	다운 증후군 에드워드 증후군 신경관결손	다운 증후군 에드워드 증후군 파타우 증후군 성염색체 수적이상	염색체 수적,  구조적 이상	염색체 수적, 구조적 이상
		염색체 9번, 16번, 22번 수적이상 및 미세결실 증후군 (8종)
민감도	80 ~ 96%	> 99%	> 99%	> 99%
위양성율	~ 5%	1% 미만	1% 미만	1% 미만
검사 방법	비침습적	비침습적	침습적 1-2% 유산위험	침습적 0.5-1% 유산위험

산전 검사 비교 (출처: 강남차병원)

 

NIPT 분석 방법 

분석 방법에 따라 크게 분류하면 카운팅 방법(counting method)과 단일염기다형성(SNP) 지노타이핑으로 분류할 수 있습니다.

 

카운팅 방법의 원리 (출처: 대한의사협회지 2015)

카운팅 방법은 산모 혈액에 존재하는 모든 DNA 조각을 증폭해 시퀀싱 한 후 그 DNA가 몇 번 염색체에서 유리됐는지를 분류하고, 염색체별로 DNA 조각을 카운팅 하는 방법입니다. 예를 들면 다운 증후군은 21번 염색체 질환이므로, 21번 염색체에 속한 DNA 조각이 많아지면 다운 증후군을 진단하게 됩니다. 카운팅 방법은 다시 산모 혈장의 모든 DNA를 시퀀싱 하는 샷건 방식의 분석법(shotgun massively parallel sequencing)과 선별 대상이 되는 염색체 13, 18, 21, 성염색체에서 유래 된 cfDNA만을 시퀀싱 하는 타겟 방식의 분석법(targeted massively parallel sequencing)으로 분류할 수 있습니다. 샷건 카운팅 방법은 비용이 저렴해 시쿼놈 사의 MaterniT21 서비스, 베리나타 사의 Verifi 서비스, BGI 사의 NIFTY 서비스를 비롯해 국내 대부분의 회사가 사용하는 방법이고, 타겟 카운팅법은 아리오사 사의 Harmony 서비스가 있습니다.

 

반면, 단일염기다형성(SNP) 방식은 산모의 혈액에 존재하는 DNA를 약 2만 개의 SNP 마커에 대해 PCR로 증폭한 후 지노타이핑 해 태아의 유전형을 추적하는 방식입니다. 염색체 이상 외에 태아 DNA의 염기 변이나 결손 등을 볼 수 있다는 장점이 있으며, 나테라 사의 Panorama 서비스에서 사용하는 방식입니다.

 

회사별 NIPT 분석 방법의 차이 (출처: International Journal of Women's Health 2013)

 

마치며

지금까지 NIPT에 대해 알아봤습니다. 앞서 설명한 NIPT 검사가 획기적인 검사라고 하지만, 유념해야 할 많은 한계점이 있어 임상의는 이 결과에 대해 산모에게 충분하게 설명해야 할 의무가 있습니다. 혈장에서 태아가 차지하는 DNA 분획이 4%가 되지 못하면 염색체 이상 여부에 대한 판정이 불가능하기도 하고, 정확도가 100%가 되지는 못하므로, 추가적인 확진 검사가 필요할 수도 있습니다. 이러한 한계점에도 기존의 산전 선별검사와 비교할 수 없을 정도로 예민도가 높고 위양성률이 매우 낮으며, 검사 소요 시간도 짧다는 장점으로 이용하고 있습니다. 그러므로 고령 임신이라도 임신 전 건강 상태를 잘 체크하고 평소에 꾸준한 운동 및 체중 조절에 신경 쓰며, 임신 후 산전 진찰을 잘 받는다면 젊은 산모 못지않게 충분히 건강한 아이를 출산할 수 있습니다. 

 

참고자료

• https://www.ksog.org/public/index.php?sub=1&third=2
• https://gangnam.chamc.co.kr/treatment/list/genetics/NIPT1.cha
• https://www.giikorea.co.kr/report/pola1004370-non-invasive-prenatal-testing-market-share-size.html

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EDITOR

박현지

iLAB · Consultant