Abstract


Introduction to the China Kadoorie Biobank

Lee Hye-young, Kim Yeon-jung, Jeon Jae-pil
Division of Biobank for Health Sciences, Center for Genome Science, KNIH, KCDC

KCDC has initiated the Korea Biobank Project (KBP) in 2008 to establish an biomedical resource infrastructure for the Korean biomedical research community. As part of the 3rd-phase plan for the KBP (2016-2020), we have been making efforts to build the east Asian biobank consortium. Here, we review the current progress of the China Kadoorie Biobank (CKB) to learn strength and weakness from the one of the biggest international biobank and step forward to collaborations in the field. The CKB was established to investigate the genetic and environmental causes of common chronic diseases in the Chinese population. From 2004 to 2008, over 510,000 adults were recruited from 10 regions of China, and collected extensive data from questionnaire and physical measurements, and blood samples for a long-term storage. The Korea Biobank Network(KBN) is composed of the National Biobank of Korea in Korea NIH, 17 regional biobanks located in university hospitals and 2 collaborative biobanks. During 2001-2016, the KBN has collected biological samples (blood, DNA, LCL, urine, tissue, etc.) and its related clinical and epidemiological data from population-based cohorts and disease-based patients, accounting for approximately 770,000 donors. Although the CKB differs from the KBN in sample size, collection period and system, the purpose of both biobank projects is same.


질병관리본부 유전체센터는 급변하는 보건의료 R&D 분야의 기술발전과 연구 트렌드에 선제적으로 대응하기 위하여 「제3기 한국인체자원은행 사업계획」을 수립하고, 세계 바이오뱅크와의 협력 및 공동연구 진행을 통한 선진 자원관리 체계 개발을 목적으로 동아시아 지역 바이오뱅크 협력체계 구축을 추진 중이다. 현재 동아시아 지역에는 중국, 일본, 대만 등에서 대규모 바이오뱅크가 활발히 운영되고 있으며, 이 글을 통해 동아시아 지역에서 대규모로 운영되고 있는 바이오뱅크 중의 한 곳인 중국 카두리 바이오뱅크에 대해 소개하고자 한다.
중국 카두리 바이오뱅크(China Kadoorie Biobank, 이하 CKB)는 2004년부터 영국 옥스퍼드대학의 임상시험 서비스부와 역학연구부(University of Oxford’s Clinical Trial Service Unit & Epidemiological Studies Unit, CTSU), 중국 질병예방통제센터(China Center For Disease Control And Prevention, China CDC), 중국 의학회(Chinese Academy of Medical Sciences, CAMS)가 공동으로 수행하고 있는 프로젝트이다.
CKB는 중국 인구집단에서 흔하게 발생하는 만성질환에 대한 유전적, 환경적 원인을 파악하기 위해 시작되었으며, 주요 연구목표는 1) 연령대, 노출요인 위험 수준 등 다양한 환경을 고려하여 기존에 알려진 위험요인과 새롭게 등장한 위험요인들이 만성질환들에 미치는 영향을 평가하고, 2) 유전자와 환경적 요인, 그리고 만성질환의 위험요인에서 서로 다른 유전자 간 복잡한 상호작용을 밝히는데 있다.
바이오뱅크 구축을 위하여 2004년부터 2008년까지 중국 내 10개 지역에서 510,000여 명의 성인(30～79세)을 대상으로 연구 참여자를 모집하였다. 도시지역 5개 성(Harbin, Qingdao, Suzhou, Liuzhou, Haikou)과 교외지역 5개 성(Zhejiang, Henan, Hunan, Sichuan, Gansu)으로 구성된 연구 대상지역은 '지역 내 질병 패턴, 특정 위험요인에 대한 노출, 인구집단의 안정성, 사망 및 질병 등록 레지스트리의 질적 수준, 해당 지역의 수행 역량'을 고려하여 선정되었다.
참여자 정보 수집을 위하여 설문조사, 신체계측, 혈액 샘플 채취 등을 수행하며, 모든 참여자들의 사망 및 그 외 건강과 관련된 사항들은 해당 지역 건강보험 정보 등과 연계하여 밀접하게 모니터링 된다. 또한, 연구대상 인구집단에서 위험요인의 변화 여부를 평가하기 위해 매 4～5년마다 기존 코호트에서 약 5%의 생존 참가자들을 무작위로 추출하여 반복조사를 수행하고 있다. 수집된 자원의 질 관리를 위한 재료 및 장비는 모두 중앙에서 공급하며, 조사를 수행하는 지역 조사팀을 대상으로 대규모 표준화 교육을 수행한다.
자세한 조사과정을 살펴보면, 연구 참여자는 신분 확인을 통한 연구 참여 등록 후, 피험자 사전 동의를 통해 의무기록에 대한 접근과 의학적 연구 목적으로 익명화하여 혈액 샘플을 장기 보관하는 것에 대해 동의한 후, 본격적인 조사를 받게 된다. 설문조사를 통해 기본적인 조사가 이루어지는데, 설문조사 항목에는 인구통계학적 요인, 사회경제학적 요인, 흡연력, 차 및 주류 음용여부, 식습관, 신체활동, 기저질환 및 관련된 치료, 현재와 과거의 실내 공기오염, 임신력(여성), 수면 및 심리상태 등이 포함된다.
신체계측을 통해 키, 체중, 엉덩이둘레, 가슴둘레, 바이오임피던스(bio-impedance), 폐 기능, 일산화탄소, 혈압, 맥박수 등을 측정하며, blood spot tests를 수행하여 random blood glucose(RBG)와 HBsAg를 확인한다.
인체유래물 수집을 위하여 각 참여자들로부터 10 ㎖의 non-fasting blood sample을 채취한 후, 0～4°C를 유지하며 지역 연구 실험실로 이송하여 3 튜브의 혈장과 1 튜브의 연막(buffy coat)으로 소분한다. 이후, 모두 -40°C로 3～4개월 간 보관하였다가 베이징의 -80°C 중앙 혈액 저장소로 이송한다. 1년에 2회, 한 명의 참여자 당 2 튜브의 동결된 혈장은 옥스퍼드로 이송되어 액체질소탱크에 보관한다.
기반조사를 마친 후, 장기 추적조사를 통해 원인 특이 사망률(cause-specific mortality), 이환율 등 다양한 건강관련 예후정보(health related outcome data)를 수집한다. 연구 참여자의 생존여부는 주기적으로 공식적인 주거기록 및 지역 질병통제예방센터(CDC)로 보고된 사망증명서를 통해 모니터링 하며, 약 98%의 참가자들의 입원정보(질환에 대한 설명, 진단 절차 및 ICD-10 code를 포함)가 국가 건강보험 시스템을 통해 연계되어 있다.
기본 조사정보, 질 관리, 모니터링, 추적조사, 프로젝트 관리 등을 통해 수집되는 정보의 정확도와 완성도를 높이기 위해 모든 정보는 CTSU 내 CKB IT 팀이 개발한 컴퓨터 시스템을 통해 관리한다. 수집된 모든 정보는 베이징과 옥스퍼드의 연구 조정 센터에 안전하게 보관하고 있으며, 모든 데이터는 7가지 카테고리*로 구성되어 있다.
*1) 설문조사와 신체계측 2) 혈액관리, 이송 및 보관 3) 개인 식별정보와 연락처 4) 핵심 운용 데이터 5) 원인 특이 사망률 및 이환율 정보 6) 생물검정 데이터 7) 연구 관리
최근 CKB에서 중점적으로 수행하고 있는 연구는 뇌졸중, 허혈성 심장질환, 당뇨, 만성폐쇄성폐질환 등 다양한 질환과 흡연, 음주력, 혈압, 비만, 식습관 등의 요인들 간 전향적 연관성(prospective association)을 밝혀내는 것이다. 현재 진행 중인 연구과제 목록은 다음과 같다(Table 1).
CKB는 대규모 인구집단을 대상으로 생활습관, 환경적, 혈액 생화학적 정보를 수집하여, 대상 질환의 결정인자로서 유전적 요인을 조사하기 위한 글로벌 자원을 확보하는 프로젝트로서, 연구자를 대상으로 정해진 절차에 따라 수집된 자원을 분양하고 있다. 자원의 종류에 따라 분양 가능 시기에 차이가 있으며, 분양 절차는 아래의 그림에 도식화하여 나타내었다(Figure 1).
중국 카두리 바이오뱅크는 중국 지역사회 인구집단을 대상으로 전향적으로 인체유래물 및 연계정보를 수집하여 만성질환 발생에 영향을 미치는 다양한 요인을 파악하기 위한 대표적인 인구집단 기반 바이오뱅크(Population-based biobank) 이다.
우리나라는 국립중앙인체자원은행을 중심으로 전국 17개 대학병원 소재 민간 인체유래물은행과 2개 협력병원으로 구성된 한국인체자원은행네트워크(Korea Biobank Network, KBN)를 통해 대규모 인구집단 기반 인체자원 및 질병기반 인체자원을 확보하여 국내 보건의료 연구에 지원하고 있다. 인구집단 기반 인체자원은 한국인유전체역학조사사업(Korean Genome and Epidemiology Study, KoGES), 국민건강영양조사사업(Korea National Health and Nutrition Examination Survey)등을 통해 수집되었으며, 질병 기반 인체자원은 민간 병원 소재 인체유래물은행 내원 환자들을 대상으로 확보하여 관리하고 있다.
2001년부터 2016년까지 수집된 인체자원은 약 77만 명분으로, 국내 보건의료 R&D 1,915개 연구 과제를 대상으로 분양되어, 현재까지 751편의 논문 및 46건의 특허가 생산되었다[3].
중국 카두리 바이오뱅크와 우리나라의 인체자원은행사업은 사업수행기간, 투입예산 및 인체자원 수집 규모 면에서 차이가 있으나, 양질의 대규모 자원 수집을 통해 인구집단에서 발생하는 각종 질환에 대한 원인을 규명하여 국민건강증진을 이루고자 하는 궁극적인 목적은 동일하다.
서양인의 유전적 배경이나, 식생활과 같은 환경요인과 비교해 볼 때 동양인의 질병 위험요인은 많은 차이가 있다고 알려져 있어, 본 원고에서 소개한 중국 카두리 바이오뱅크(CKB) 연구와 한국인체자원은행사업(KBP) 및 한국인유전체역학조사사업(KoGES)과 같은 대규모 인구집단의 역학, 임상정보와 인체유래물을 바탕으로 규명된 과학적 근거(위험요인 규명, 신약개발 등)는 바이오의학산업을 견인하고, 더 나아가 미래사회에서 요구될 수 있는 보건의료 문제를 해결하여, 건강한 사회를 구현하는 토대로 작용할 것으로 기대한다.


  참고문헌


1. http://www.ckbiobank.org.
2. Zhengming Chen., et al. 2011. China Kadoorie Biobank of 0.5 million people: survey methods, baseline characteristics and long-term follow-up. International Journal of Epidemiology. 40: 1652-66.
3. 질병관리본부. 2017. 2016 국립중앙인체자원은행 연보.