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ABO 유전자와 혈액형 검사

진단검사의학본부 전문의 이오진

최초의 수혈 치료 기록은 교황 인노첸시오 8세(Innocentius VIII)가 10대 소년들의 피를 경구섭취한 것에서 시작합니다. ABO 혈액형을 발견하기 이전에도 사람 또는 동물의 피를 부상이나 출산 등으로 인한 출혈 환자에게 투여하려는 시도가 있었습니다. 그러나 이들은 적절한 혈액형검사나 교차검사 없이 생사를 운에 맡기며 다른 사람의 피를 수혈 받아야만 했습니다. 이후 1901년 카를 란트슈타이너(Karl Landsteiner)에 의해 ABO 혈액형이 발견되어 안전한 수혈을 위한 길이 열렸습니다. 2023년 기준 보고된 혈액형은 44가지이나, 이들 대부분은 해당 항원을 가진 혈액에 노출되지 않으면 항체를 형성하지 않습니다. 반면 ABO 항원은 자신이 가지고 있지 않은 항원에 대해 자연항체를 형성하기 때문에 수혈에 있어서 매우 중요한 의미를 가집니다.

ABO 유전자와 혈액형 검사

ABO 혈액형을 결정하는 유전자는 9번 유전자에 위치하고 있습니다. A형 유전자는 H 물질에 galactosamine을 붙이는 A 전이효소를 만들어 H 물질을 A 항원으로 만들고, B형 유전자는 H 물질에 galactose를 붙이는 B 전이효소를 만들어 H 물질을 B 항원으로 만듭니다. O형의 경우 ABO 유전자 exon 6번 261번 G 유전자 1개의 결손으로 인해 전이효소를 만들어내지 못하고, 이로 인해 H 물질이 변화 없이 그대로 남게 됩니다. 이러한 A, B, O형 대립유전자의 조합에 의해 A, B, O, AB형 혈액형이 결정됩니다.

ABO 표현형 검사는 이 A 항원과 B 항원의 존재 및 항A 항체와 항B 항체의 유무를 통해 혈액형을 판단합니다. 대부분의 경우 전형적인 혈액형을 나타내고 또한 부모와 자식 간에 전형적인 유전 양상을 보입니다. 그러나 가끔씩 이런 상식을 벗어나는 표현형 또는 유전 양상을 보이기도 합니다. 이런 경우 정확한 혈액형을 알지 못하면 의학적으로는 수혈 과정에서 문제가 생기기도 하고, 가족 간의 불화를 일으키기도 합니다. 이런 경우에는 ABO 유전자의 변이가 있는지 알아볼 수 있는 유전형 검사를 통해 원인을 확인해 볼 수 있습니다.

Ref) Transfus Med Hemother. 2018 Jan;45(1):5-10.

Fig. 1. Example of manual tile testing results of cell typing of (1) cis-AB, (2) typical AB and (3) O type blood.

All samples were RhD-positive. Results for anti-B sera of cis-AB represents weakly reactive, AB represents strongly reactive and O represents negative results.

ABO 혈액형의 표현형과 유전형 불일치 원인

 1. ABO 혈액형의 아형
국내에서 가장 흔한 ABO 아형인 cis-AB형의 경우 AB형인 부모에게서 O형의 자녀가 태어날 수 있습니다. ABO 아형 유전자 하나와 전형적인 ABO 유전자 하나를 각각 보유한 사람에게서 아형 표현형이 나타나지 않고 전형적인 표현형을 나타낸 경우도 보고된 바 있습니다. 이런 경우 ABO 혈액형에 대해 상식적인 유전 양상만을 알고 있다면 혼란에 빠질 수 있습니다. 심지어 이러한 변이는 단 한 개의 염기서열 변화만으로도 초래될 수 있으므로, 전형적인 ABO 혈액형을 가진 부모에게서 ABO 아형을 가진 자녀가 태어날 가능성도 존재합니다. 이러한 아형 혈액형을 가진 경우 약한 표현형의 혈액형 항원에 대한 항체가 존재할 수 있어 수혈이 필요한 경우에 본인의 혈액형을 미리 알고 있는 것이 필요하기도 합니다.

2. 키메라 현상(chimerism)
최근에는 IVF-ET 등 시험관 시술이 늘어나면서 이란성쌍둥이도 증가하는 양상을 보이고 있습니다. 이란성쌍둥이들은 태내에서 태반을 공유할 수 있고, 이렇게 공유하는 태반을 통해 태아들 간에 혈액이 넘어가 상대방에게 생착되어 혈액에 국한된 키메라 현상을 발생시키는 경우도 있습니다. 이런 경우에도 서로 다른 혈액형의 피가 섞여 있는 양상을 보여 혈액형검사나 수혈 등에 혼란을 일으킬 수 있습니다.

Fig. 2. Results of the monoclonal gel test showing two populations of blood cells on typing of the propositus. Mixed-field agglutination pattern was observed by using the anti-B reagent (arrows), indicating the simultaneous presence of two red blood cell populations (Twin, male, A). The same pattern was observed in the twin sister of the propositus (Twin, Female, B). Abbreviations: DVI, RhDVI variants; ctl, control.

3. 봄베이 혈액형(Bombay blood group)

이 외에 ABO 혈액형 항원의 전구물질인 H 물질을 만들어내지 못하는 봄베이 혈액형의 경우 ABO 유전형에 관계없이 표현형 검사에서 O형으로 오인될 수 있습니다. 이들은 19번 유전자의 변이로 fucosyltransferase가 만들어지지 않으며, 이로 인해 전구물질로부터 H 물질을 만들어낼 수 없게 됩니다. 이런 경우 A 전이효소나 B 전이효소가 있더라도 A 항원이나 B 항원이 만들어지지 않아 표현형은 마치 O형처럼 보이나 유전형은 A, B, AB, O형인 경우가 모두 가능합니다. 이런 봄베이 혈액형을 가진 사람이 봄베이 혈액형이 아닌 사람과 결혼한 경우 자녀가 혈액형검사를 했을 때 표현형만으로 설명할 수 없는 유전 양상을 보일 수 있습니다.

Fig. 3. A, B, H, and Bombay antigens in RBCs 

(a) Cartoon representation of Bombay, O, A, B, and AB blood groups antigen’s carbohydrate epitopes present in RBC surface (RBC are depicted as red circles) and antibodies.

(b) Enzymatic pathway B antigen for the biosynthesis of A, B, and H antigens. Enzymes involved in biosynthesis are highlighted in light green, encoding genes in blue and antigen’s carbohydrate epitopes in orange and yellow.

ABO 유전형 검사의 필요성

이와 같은 여러 상황에서 ABO 유전형을 확인하는 것이 환자 및 가족들에게 도움이 될 수 있습니다. ABO 유전형 검사는 ABO 유전자의 대부분을 차지하는 exon 6번과 7번에 대한 직접염기서열분석을 통하여 ABO 유전형을 확인합니다. 전형적이지 않은 표현형이나 유전 양상을 보였을 때 이러한 현상의 원인이 무엇인지 확인하고, 불의의 사고 시 원활한 수혈을 대비할 수 있으며, 가족 간의 불화를 예방하기 위해 환자 본인만이 아니라 부모와 형제 및 자녀들까지 유전형을 확인해 두는 것이 필요합니다.

Ref) The Korean Journal of Blood Transfusion. 2012;23:236-247.

Fig. 4. Schematic illustration describe ABO genotyping using PCR-direct sequencing of exon 6 and 7 in ABO gene.

참고문헌

01. Chun S, Ryu MR, Cha SY, Seo JY, Cho D. ABO Mistyping of cis-AB Blood Group by the Automated Microplate Technique. Transfus Med Hemother. 2018 Jan;45(1):5-10.

02. Won EJ, Cho D, Heo MS, Park HR, Shin MG, Ryang DW. Six Years' Experience Performing ABO Genotyping by PCR-direct Sequencing. The Korean Journal of Blood Transfusion. 2012;23:236−247.

03. Joo SY, Shim YS, Kim MJ, Kwon HL, Lee K, Chang HE, et al. [A case of ABO*Ael02/O04 genotype with typical phenotype O]. Korean J Lab Med. 2008 Aug;28(4):319-24.

04. Lee SY, Phan MT, Shin DJ, Shin MG, Park JT, Shin JW, et al. A novel cis-AB variant allele arising from a de novo nucleotide substitution c.796A>G (p.M266V) in the B glycosyltransferase gene. Transfus Med. 2015 Oct;25(5):333-6.

05. Lee OJ, Cho D, Shin MG, Kim SO, Park JT, Kim HK, et al. The first known case of blood group chimerism in monochorionic dizygotic twins in Korea. Ann Lab Med. 2014 May;34(3):259-62.

06. Anso I, Naegeli A, Cifuente JO, Orrantia A, Andersson E, Zenarruzabeitia O, et al. Turning universal O into rare Bombay type blood. Nat Commun. 2023 Mar 30;14(1):1765.

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* 상기 검사정보는 2024년 05월 23일 기준이며, 추후 변경될 수 있으니 최신 정보를 확인하시기 바랍니다(http://www.gclabs.co.kr).