한국의과학연구원

NGS(Next Generation Sequencing) 원리

1990년부터 10여년간 인간의 유전자에 대한 연구(Genome
Project)가 계속 되어 많은 유전자 정보를 확인할 수 있게
되었습니다. 현재는 인간과 같이 평생을 공생하며 우리에게
지대한 영향을 주는 공생미생물(Microbiota)에 세계가 주목
하게 되었습니다.

한국의과학연구원은 학계.의료계.산업계과 공동연구를 통해
체계적으로 마이크로바이옴(Microbiome) 연구를 수행 중에
있습니다.

NGS는 PCR 방법으로 DNA 단편을 탐지 가능한 양으로 증폭한
뒤, DNA를 합성할 때 나타나는 신호를 확인하여 염기 서열을
분석하는 방법입니다.

DNA가 합성될 때 나타나는 신호는 크게 3가지 물질에 의해
나타나는데, 두 개의 phosphate(2P), 한 개의 proton (H+)
그리고 서로 다른 색으로 labeling 한 Oligo 입니다. 이것을
어떻게 기술적으로 확인하는가에 따라 장비개발이 이루어지게
됩니다.

NGS(Next Generation Sequencing) 기법 소개

NGS 분석 방법

KRIBS에서 분석하는 방법은 DNA 가닥을 복제 혹은 합성하면서 염기서열을 분석하는 sequencing by
synthesis 방식입니다. 단편화된 샘플 DNA에 장비가 인식할 수 있는 어댑터(adapter) 올리고뉴클레오티드
(oligonucleotide)를 결합시킨 라이브러리(library)를 유리판에 부착된 탐침자(probe) 에 결합시키키고, 결합된
각 라이브러리를 증폭(bridge amplification)하여 각 DNA 단편에 대한 클러스터 (cluster)를 만듭니다. 여기에
각기 다른 형광이 부착된 염기(dATP, dCTP, dTTP, dGTP)와 함께 DNA 중합효소 (polymerase)를 넣어 주면 각
클러스터에는 라이브러리의 DNA의 염기서열에 상보적인 염기가 삽입되면서 각기 다른 형광을 방출하고 형광
결과값을 통해 염기서열을 기록하게 됩니다.

NGS(Next Generation Sequencing) 선택 이유

NGS(Next Generation Sequencing) 분석 프로세스

바이오인포매틱스(Bioiformatics)

바이오인포매틱스는 생명공학의 ‘BIO’와 정보학의
‘Informatics’가 합성된 단어로 컴퓨터를 통해 생물학적
데이터를 수집, 관리, 저장, 평가 및 분석을 하는 기술입니다.
최근 휴먼 게놈 프로젝트가 완결됨에 따라 다양한 유전정보의
처리 및 관리되는 데이터의 양이 증가되며 바이오인포매틱스의
중요성이 높아졌습니다. 바이오인포매틱스는 유전자 산업을
발전시키는 데 핵심적인 구성요소가 되여 가상발효시스템 뿐만
아니라 미생물 신소재의 개발, 신약의 임상실험이나 새로운
항생제의 개발 및 검증 등 다양한 분야의 연구하는데 매우
유용한 수단으로 진행되고 있습니다.

국의과학연구원에서는 환경 내에 존재하는 다양한 미생물에
대한 배열해석, 데이터베이스 검색 및 구축과 대사계 해석의
연구를 통하여 생물체의 생명현상을 하나의 네트워크 시스템
으로 인식하고 생물현상 각각의 상호 작용과 그 관련성에 관한
연구를 진행하고 있습니다.

NGS(Next Generation Sequencing) 분석결과

Diversity 란?

환경에 존재하는 미생물의 다양성을 분석하여 환경의 특성을 확인하거나, 장내 미생물의 분포 및 분석을 통하여
최종적으로는 인간의 건강에 도움을 줄 수 있는 프로바이오틱스 제품을 생산하기도 합니다.

Diversity 분석을 진행할 때는 크게 세가지의 다양성 분석이 있습니다. ( Alpha diversity * Beta diversity *
Gamma diversity) 이 중 alpha diversity와 beta diversity는 미생물 분석을 하는데에 주로 사용합니다.

Alpha-diversity (시료 내 군집 다양성 분석)

Alpha diversity 지수 의미
Chao1 샘플에서 발견되지 않거나 보이지 않은 종이 남아 있을 가능성을 고려하여 발견된 종의 정보를 바탕으로 종에 대한 richness를 추정
ACE 샘플에서 발견되지 않거나 보이지 않은 종이 남아 있을 가능성을 고려하여 발견된 종의 정보를 바탕으로 종에 대한 richness를 추정
Shannon 샘플에 존재하는 종의 다양성을 추정한 값으로 값이 클수록 다양성이 큼
Simson 샘플에서 발견되는 species의 집중도로 0 ~ 1의 값을 가지며, 값이 클수록 다양성이 낮음

Beta-diversity (시료 간의 군집 다양성 분석)

미생물 분야에서 NGS 활용

분석절차

분석/연구용역 진행절차

분석/연구용역의 가장 중요한 부분은 의뢰자와 수행자간 원만한 의사소통을 통한 실험계획(Design of experiment)의 수립입니다.
검토 전, 담당 전문가와 충분한 협의를 하여 주시기 바랍니다.

분석/연구용역 문의 : 070-5029-1376

시료송부 주소 (34946) 대전광역시 중구 대흥로 28번길6 한국의과학연구원 분석센터담당자 앞
분석/연구용역 문의 070-5029-1376
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