타겟 선별과 NGS 시퀀싱 종류 (WGS, WES, Target-seq)

이전 포스팅 2020/06/23 - [생물정보학] - NGS 기반 DNA data 기본 분석

NGS 기반 DNA data 기본 분석

에서 NGS 시퀀싱 결과 DNA 기본 분석 알고리즘에 대해 알아보았습니다.

 

이번 포스팅에선 타겟 선별(Target enrishment)과 타겟의 범위에 따른 DNA 시퀀싱 종류 3가지를 알아보겠습니다.

 

Contents

 

1. 타켓 선별(Target enrishment)

타켓 선별은 앰플리콘 방식과 캡쳐 방식으로 나뉩니다.

표 1) NGS target enrichment법의 종류

1) 앰플리콘(amplicon)방식

원하는 부위를 PCR 프라이머(primer)로 증폭하는 방법입니다. 

 

장: 소요시간이 더 짧고, 상대적으로 적은 양의 DNA를 필요로 하여, 적은 수의 유전자 패널에 대한 검사에 유용합니다.

단: 유전자 수가 많아질수록 효과적이지 못하고, PCR 증폭으로 인한 에러의 영향으로 타겟 부위가 균일하게 증폭되지 못할 수 있습니다.

 

2) 캡쳐(capture) 방식

프로브(probe)를 이용하여 교합(hybridization)하는 방법입니다.

장: 간섭 효과가 적기 때문에 많은 유전자를 검사할 때 유리합니다.

단: 상대적으로 비용이 많이 들고, 실험도 복잡해집니다. 또한, Input으로 들어가는 DNA량도 더 많아집니다.

 

 

 

2. DNA sequencing

타겟을 선별한 뒤에, 타겟의 유전자 영역에 따라 시퀀싱의 종류가 나뉩니다.

그림 1) 타겟 범위에 따른 DNA 시퀀싱의 종류

1) WGS(Whole genome sequencing)

전장 유전체 시퀀싱이라고 하며, 타겟 선별 단계가 필요 없이 유전체 전체를 분석하는 방법입니다.

 

장: 다른 분석에서 잘하지 않는 인트론(intron)과 비번역 부위(untranslated region)를 분석하기 때문에 구조적 변이(SV)나 유전자 발현 조절 부위의 변이까지 검출할 수 있습니다.

단: 광범위한 영역을 분석하기 때문에 비용은 증가하며, 상대적으로 각 영역별 시퀀싱 깊이(depth)가 낮아져 결국 분석정확도가 낮아집니다.

 

2) WES(Whole exome sequencing)

인간의 엑손 영역 전체인 엑솜(Exome) 영역을 시퀀싱 하는 방법입니다.

엑손은 단백질을 직접 코딩하는 부위로 전체 유전체의 1~2% 정도를 차지합니다.

 

대부분의 질환 연관 돌연변이를 포함하며, 중간 정도의 시퀀싱 깊이(depth)를 얻을 수 있고, WGS 보다 비용이 저렴하고 분석에 소요되는 시간도 줄어들어 효율적입니다.

 

3) Targeted sequencing

타켓 시퀀싱은 특정 질병이나 증상의 원인이 되는 유전자들로만 구성된 패널을 사용하여 검사하는 방법입니다.

 

5~500개 유전자를 선택적으로 검사하여, WGS나 WES보다 높은 시퀀싱 깊이(depth)를 얻을 수 있어 정확도가 높고 비용이 저렴하기 때문에 현재 임상 검사로 가장 많이 사용됩니다.

 

 

아래 그림은 타겟 영역에 따라 실험 방법과 NGS 시퀀싱 방법을 한 눈에 볼 수 있게 나누어 놓은 그림입니다.

그림 2) 유전자 크기에 따른 적절한 검사법

 

NGS DNA 시퀀싱은 위처럼 타겟 영역이 정해져야 실험 방법도 앰플리콘인지 캡쳐인지 정해지고, 분석도 WGS인지 WES인지 Targeted sequencing인지 정해지게 됩니다.

즉, 타겟 영역이 매우 중요하다고 볼 수 있습니다.

 

이번에는 타겟 영역에 따른 실험 방법과 시퀀싱 방법을 알아보았습니다.

다음에 더 좋은 글로 찾아오겠습니다.
읽어주셔서 감사합니다.

 

*해당 글은 'NGS 기반 유전자 검사의 이해 (식품의약품 안전평가원)' 자료를 많은 부분 발췌하였습니다.

 

Reference)

표 1), 그림 1), 그림 2) : 이승태, 이경아, 심효섭 외 6명, NGS 기반 유전자 검사의 이해 (식품의약품 안전평가원), 18p - 19p