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엄마 혈액으로 태아 염색체를 본다? NIPT의 원리와 한계

12분 읽기

📌 이 글에서 알 수 있는 것

  • NIPT가 엄마 피에서 무엇을 어떻게 읽는지
  • 얼마나 정확한지, 그리고 ‘양성’이 무슨 뜻인지
  • 결과가 틀리거나 나오지 않는 이유 — 태반, 쌍둥이, 그리고 엄마 자신
  • 양성·판정 불가가 나오면 무엇을 해야 하는지

한 문장으로 말하면

임신하면 엄마 혈액 속에 태반에서 나온 DNA 조각이 섞여 흐릅니다. NIPT(비침습 산전 선별검사)는 이 조각을 수백만 개 읽어서, 특정 염색체에서 나온 조각이 예상보다 많은지 세어 다운증후군(21번 삼염색체) 같은 이상의 가능성을 추정합니다. 바늘로 자궁 안을 찌르지 않고 엄마 팔에서 피만 뽑는다는 뜻에서 ‘비침습’이라고 부르며, 보통 임신 10주 이후에 채혈합니다.

어떻게 알아내나

  1. 엄마 혈액 속 DNA의 일부는 태아 쪽에서 옵니다. 1997년 임신부 혈장에서 태아 DNA가 처음 확인됐습니다1. 정확히는 대부분 태반의 영양막세포에서 나옵니다. 배아가 없는 임신(무배아 임신)에서도 이 DNA가 정상 수준으로 나오는 것이 그 근거입니다23.
  2. 이 비율을 ‘태아 분획’이라 합니다. 엄마 혈장 cfDNA 중 태반에서 온 DNA의 비율로, 임신 11~13주에 중앙값 약 10%입니다4.
  3. 조각을 셉니다. 혈장 DNA를 시퀀싱해 각 조각이 몇 번 염색체에서 왔는지 확인합니다.
  4. 비교합니다. 태아가 21번 염색체를 3개 가지고 있으면, 엄마 혈액 전체에서 21번 염색체 조각의 비율이 아주 조금 올라갑니다. 태아 분획이 10%라면 그 증가 폭은 상대적으로 약 5% 정도입니다. 이 미세한 차이를 통계로 잡아냅니다.

조각 수를 세는 방식 외에, 엄마와 태아의 유전적 차이(SNP)를 이용하는 방식도 있습니다. 방식에 따라 찾을 수 있는 이상(예: 염색체 세트가 통째로 3벌인 3배수체)이나 쌍둥이에서의 성능이 조금씩 다릅니다5.

NIPT의 원리: 엄마 혈액에는 엄마 DNA와 태반에서 온 DNA 조각이 섞여 있고, 염색체별로 조각 수를 세어 태아가 21번 염색체를 3개 가지면 21번 조각 비율이 조금 올라가는 것을 통계로 잡아낸다.
그림 1. NIPT의 원리. 태반 DNA는 일부뿐이라 차이가 아주 미세해서, 수백만 개의 조각을 세어 통계로 판단합니다.

💬 용어 풀이

  • 삼염색체(삼염색체증, trisomy): 한 쌍(2개)이어야 할 염색체가 3개인 상태. 21번이면 다운증후군, 18번이면 에드워드증후군, 13번이면 파타우증후군입니다.
  • 태아 분획(fetal fraction): 엄마 혈장 cfDNA 중 태반에서 온 DNA의 비율. 너무 낮으면 차이를 잡아낼 수 없어 ‘판정 불가’가 나올 수 있습니다.
  • 선별검사 vs 확진검사: 선별검사는 ‘가능성’을 알려 주고, 확진검사(융모막검사·양수검사)는 태반 또는 태아에서 온 세포의 염색체를 직접 분석해 ‘진단’을 냅니다.

얼마나 정확한가

35개 연구를 모은 메타분석에서 NIPT의 성능은 이랬습니다. 검출률은 민감도와 같은 말로, 실제 이상이 있는 태아 중 NIPT가 찾아낸 비율입니다6.

이상검출률위양성률메모
21번 삼염색체 (다운증후군)99.7%0.04%다운증후군 태아 1,963건(전체 검사 수가 아님) — 근거가 가장 탄탄
18번 삼염색체97.9%0.04%
13번 삼염색체99.0%0.04%사례 119건으로 적어 신뢰구간이 넓음 (65.8~100%)
터너증후군 (45,X)95.8%0.14%사례 36건으로 적어 정확한 평가가 어려움

일반 임신부를 대상으로 기존 선별검사(목덜미 투명대(NT) 측정 + 혈액 표지자)와 직접 비교한 연구(등록 18,955명 중 결과가 나온 15,841명 분석)에서는, 다운증후군 38건을 NIPT는 모두(100%) 찾았고 기존 검사는 30건(78.9%)을 찾았습니다. 위양성률은 0.06% 대 5.4%로 NIPT가 훨씬 낮았습니다7.

‘양성’은 무슨 뜻인가 — 양성예측도

검출률과 위양성률이 이렇게 좋아도, 양성 결과가 나온 사람이 실제로 다운증후군 태아를 가졌을 확률(양성예측도)은 100%가 아닙니다. 위 비교 연구에서 NIPT 양성의 80.9%가 실제 다운증후군이었습니다7. 양성 5명 중 1명꼴은 태아가 실제로는 정상이었다는 뜻입니다. (기존 선별검사는 3.4%)

양성예측도는 그 이상이 얼마나 흔한 집단에서 검사하느냐에 따라 달라집니다. 메타분석 수치(검출률 99.7%, 위양성률 0.04%)를 넣어 계산하면:

다운증후군 태아의 빈도에 따른 NIPT 양성예측도: 1,000명 중 1명이면 71%, 500명 중 1명이면 83%, 250명 중 1명이면 91%, 100명 중 1명이면 96%.
그림 2. 같은 검사라도 이상이 드문 집단일수록 양성의 의미가 약해집니다. 다운증후군 기준 계산값이며, 판정 불가는 제외한 수치입니다.

실제 검사실 자료에서도 이 차이가 드러납니다. NIPT 고위험 결과로 확진검사를 받은 712건을 분석한 연구에서, 양성일 때 실제 이상일 확률은 21번 84%, 18번 76%, 13번 45%, 터너증후군(45,X) 26%였고, 미세결실은 22q11.2 결실 21% 등으로 더 낮았습니다8.

음성 결과는 ‘검사한 이상’에 대해서는 매우 믿을 만합니다. 다만 태반과 태아가 다른 경우 등으로 드물게 놓칠 수 있어, 위험이 ‘0’이 된다는 뜻은 아닙니다.

결과가 틀리거나 나오지 않는 이유

  • 태반과 태아가 다를 수 있습니다. NIPT가 읽는 DNA는 주로 태반에서 옵니다. 태반에만 이상 세포가 섞여 있는 경우(태반 국한 모자이시즘, confined placental mosaicism) 태아는 정상인데 양성이 나올 수 있고, 반대로 태아에만 이상이 있으면 놓칠 수 있습니다. 5만여 건의 융모막검사를 분석한 연구는 이런 생물학적 이유 때문에 NIPT가 100% 정확할 수는 없다고 결론지었습니다3.
  • 사라진 쌍둥이가 흔적을 남깁니다. 임신 초기에 쌍둥이 중 하나가 자연 소실된 경우(소실 쌍둥이), 그 태반에서 나온 DNA가 최대 8주까지 검출돼 위양성이나 성별 불일치의 원인이 될 수 있습니다5.
  • 엄마 자신의 DNA가 영향을 줍니다. 엄마의 염색체 일부 중복·결실(복제수 변이)이 위양성을 만들 수 있습니다9. 자궁근종, 장기이식, 최근 수혈도 결과에 영향을 줄 수 있습니다.
  • 드물게는 엄마의 숨은 암이 원인입니다. 특이한 결과나 판정 불가를 받은 임신부 107명을 체계적으로 검사한 2024년 연구에서 48.6%에서 암이 발견됐고, 특히 3개 이상 염색체에 증가와 감소가 섞인 패턴에서는 95.9%가 암이었습니다. 반면 증가만 있거나 감소만 있는 패턴은 자궁근종 같은 양성 질환과 관련이 있었습니다10. 이런 결과가 나오면 추가 평가가 권고되지만, 곧 암을 뜻하는 것은 아닙니다.
  • 판정 불가(no-call)가 나올 수 있습니다. 첫 채혈에서 결과가 안 나오는 비율은 정상 임신에서 약 3%(2.9%)였습니다. 태아 분획은 엄마 체중이 많이 나갈수록 낮아져, 분획이 4% 미만인 비율이 60kg에서 0.7%, 100kg에서 7.1%였습니다4. 체외수정 임신이나 쌍둥이에서도 더 흔합니다11. 그런데 판정 불가는 18번(8.0%)·13번(6.3%) 삼염색체 임신에서 더 자주 나왔습니다12. 그래서 단순 재채혈만 할지, 정밀초음파나 확진검사를 함께 고려할지는 담당 의사·유전상담 전문가와 상의하는 것이 좋습니다.
  • NIPT는 모든 이상을 보지 않습니다. 주로 흔한 삼염색체와 성염색체 이상을 봅니다. 미세결실(예: 22q11.2 결실)을 보는 확장 검사도 있지만 양성예측도가 낮고13, 학회의 근거 평가도 아직 진행 중입니다14. 기본 검사에 포함되는지, 추가 항목인지 확인하고 선택하세요. 초음파로 보는 구조적 이상이나 단일 유전자 질환은 따로 확인해야 합니다.

전문가 권고

  • 미국산부인과학회(ACOG, 2020년 진료지침): 모든 임신부에게 나이나 위험도와 관계없이 cfDNA 검사를 포함한 선별검사와 확진검사의 선택지를 안내하고, 충분한 상담 후 본인이 선택(검사를 받지 않을 권리 포함)하도록 권고합니다. cfDNA 검사는 진단검사가 아니며, 확진검사를 대신하지 않습니다15.
  • 미국의학유전학회(ACMG, 2022): 단태아와 쌍태아 모두에서 21·18·13번 삼염색체에 대해 기존 선별검사보다 NIPT를 강력히 권고하고, 성염색체 이상 선별도 제공하도록 권고합니다14.

양성이나 판정 불가가 나오면

  1. 유전상담을 받으세요. 결과가 무엇을 의미하는지, 실제일 확률이 얼마인지 설명을 듣는 것이 먼저입니다.
  2. 확진검사를 상의합니다. 보통 융모막검사(융모막융모생검, CVS; 대개 임신 10~13주)나 양수검사(대개 임신 15주 이후)로 합니다. 융모막검사는 결과가 빠르지만 태반 조직을 보기 때문에 NIPT처럼 태반에만 있는 이상이 나올 수 있어, 양수검사로 다시 확인해야 할 수 있습니다. 상황에 따라 처음부터 양수검사를 권하기도 합니다.
  3. 시술 위험은 생각보다 낮습니다. 대규모 메타분석에서 시술 때문에 늘어나는 유산 위험은 양수검사 0.30%, 융모막검사 0.20%였고, 위험도가 비슷한 집단끼리 비교하면 거의 무시할 수준이었습니다16.
  4. 되돌릴 수 없는 결정은 확진 결과를 확인한 뒤에 하도록 권고됩니다. 확진 후에 어떤 선택을 할지는 본인과 가족의 결정이며, 의료진의 상담과 환자·가족 지원 단체의 도움을 받을 수 있습니다.

⚠️ 이 글은 의학적 조언이 아닙니다. 검사 선택과 결과 해석은 산부인과 전문의, 유전상담 전문가와 상의하세요.

자주 묻는 질문

Q. 나이가 젊어도 NIPT를 받아야 하나요? A. 미국 학회들은 나이와 관계없이 선택지로 안내하라고 권고합니다. 다만 젊을수록 다운증후군이 드물어 양성일 때 실제일 확률이 낮아진다는 점을 알고 선택하는 것이 좋습니다.

Q. 음성이면 아기가 건강하다는 뜻인가요? A. 아닙니다. 검사한 염색체 이상의 가능성이 매우 낮다는 뜻입니다. 특히 NIPT가 음성이어도 초음파에서 목덜미 투명대가 두껍거나 구조 이상이 보이면, NIPT 결과와 별개로 확진검사(염색체 마이크로어레이 등)를 상담하는 것이 일반적입니다. NIPT는 초음파를 대신하지 않습니다.

Q. 쌍둥이도 할 수 있나요? A. ACMG는 쌍태아에도 권고합니다14. 다만 쌍둥이에서는 태아 분획 중앙값이 8.0%(단태아 11.0%)로 낮고 첫 채혈 판정 불가가 9.4%(단태아 2.9%)로 더 흔했습니다11. 양성이어도 어느 태아인지는 알 수 없고, 성염색체 결과 해석에도 제약이 있습니다.

Q. 아기 성별도 알 수 있나요? A. 성염색체를 보는 검사라면 성별 정보가 함께 나올 수 있습니다. 국내에서는 2024년 2월 헌법재판소가 ‘임신 32주 전 태아 성별 고지 금지’ 조항을 위헌으로 결정했고, 같은 해 12월 이 조항을 삭제하는 의료법 개정안이 국회를 통과했습니다17. 성별이나 성염색체 이상 정보를 알고 싶은지 미리 정해 두는 것(원치 않는 정보를 받지 않을 권리)도 상담 때 이야기해 보세요.

Q. 국내에서는 어떻게 받나요? A. 국내 검사 기관, 비용, 보험 적용은 따로 정리할 예정입니다. 이 글에 인용한 연구는 대부분 서구 자료입니다.

📚 진단 기초 시리즈

참고

  1. Lo YMD 외. Presence of fetal DNA in maternal plasma and serum. Lancet 1997;350:485-7. doi:10.1016/S0140-6736(97)02174-0 ↩︎

  2. Alberry M 외. Free fetal DNA in maternal plasma in anembryonic pregnancies: confirmation that the origin is the trophoblast. Prenat Diagn 2007;27:415-8. doi:10.1002/pd.1700 ↩︎

  3. Grati FR 외. Fetoplacental mosaicism: potential implications for false-positive and false-negative noninvasive prenatal screening results. Genet Med 2014;16:620-4. doi:10.1038/gim.2014.3 ↩︎ ↩︎

  4. Ashoor G 외. Fetal fraction in maternal plasma cell-free DNA at 11-13 weeks’ gestation: relation to maternal and fetal characteristics. Ultrasound Obstet Gynecol 2013;41:26-32. doi:10.1002/uog.12331 ↩︎ ↩︎

  5. Curnow KJ 외. Detection of triploid, molar, and vanishing twin pregnancies by a single-nucleotide polymorphism-based noninvasive prenatal test. Am J Obstet Gynecol 2015;212:79.e1-9. doi:10.1016/j.ajog.2014.10.012 ↩︎ ↩︎

  6. Gil MM 외. Analysis of cell-free DNA in maternal blood in screening for aneuploidies: updated meta-analysis. Ultrasound Obstet Gynecol 2017;50:302-14. doi:10.1002/uog.17484 ↩︎

  7. Norton ME 외. Cell-free DNA analysis for noninvasive examination of trisomy. N Engl J Med 2015;372:1589-97. doi:10.1056/NEJMoa1407349 ↩︎ ↩︎

  8. Petersen AK 외. Positive predictive value estimates for cell-free noninvasive prenatal screening from data of a large referral genetic diagnostic laboratory. Am J Obstet Gynecol 2017;217:691.e1-6. doi:10.1016/j.ajog.2017.10.005 ↩︎

  9. Snyder MW 외. Copy-number variation and false positive prenatal aneuploidy screening results. N Engl J Med 2015;372:1639-45. doi:10.1056/NEJMoa1408408 ↩︎

  10. Turriff AE 외. Prenatal cfDNA sequencing and incidental detection of maternal cancer. N Engl J Med 2024;391:2123-32. doi:10.1056/NEJMoa2401029 ↩︎

  11. Sarno L 외. Prospective first-trimester screening for trisomies by cell-free DNA testing of maternal blood in twin pregnancy. Ultrasound Obstet Gynecol 2016;47:705-11. doi:10.1002/uog.15913 ↩︎ ↩︎

  12. Revello R 외. Screening for trisomies by cell-free DNA testing of maternal blood: consequences of a failed result. Ultrasound Obstet Gynecol 2016;47:698-704. doi:10.1002/uog.15851 ↩︎

  13. Dar P 외. Cell-free DNA screening for prenatal detection of 22q11.2 deletion syndrome. Am J Obstet Gynecol 2022;227:79.e1-11 (양성예측도 23.7%). doi:10.1016/j.ajog.2022.01.002 ↩︎

  14. Dungan JS 외. Noninvasive prenatal screening (NIPS) for fetal chromosome abnormalities in a general-risk population: an evidence-based clinical guideline of the ACMG. Genet Med 2023;25:100336. doi:10.1016/j.gim.2022.11.004 ↩︎ ↩︎ ↩︎

  15. American College of Obstetricians and Gynecologists. Screening for fetal chromosomal abnormalities: ACOG Practice Bulletin No. 226. Obstet Gynecol 2020;136:e48-69. doi:10.1097/AOG.0000000000004084 ↩︎

  16. Salomon LJ 외. Risk of miscarriage following amniocentesis or chorionic villus sampling: systematic review of literature and updated meta-analysis. Ultrasound Obstet Gynecol 2019;54:442-51. doi:10.1002/uog.20353 ↩︎

  17. 헌법재판소 2024.2.28. 2022헌마356 결정 — 법률신문 보도; 의료법 개정안 국회 통과(2024.12.2) — 경향신문 보도. 법령 원문·시행일은 국가법령정보센터에서 확인 필요. ↩︎

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