시퀀싱(Sequencing)의 의미, NGS의 과정과 응용분야(Applications)

시퀀싱(Sequencing)은 DNA 또는 RNA의 염기서열을 결정하는 과정을 말합니다. 이는 유전 정보를 해독하는 핵심 기술로, 다양한 생명과학 분야에서 중요한 역할을 합니다. 다양한 시퀀싱 기술이 개발되었으며, 여러 방법들이 사용되고 있습니다.

 

전통적인 시퀀싱 기술 중 하나인 Sanger 시퀀싱은 긴 DNA 분자를 부분적으로 복제하여 다양한 염기의 조합을 통해 염기서열을 결정합니다. Sanger 시퀀싱은 오랜 기간동안 널리 사용되었으며, 일반적으로 신뢰도가 높고 정확한 결과를 얻을 수 있습니다. 하지만 시퀀싱 속도가 느리고 비용이 상대적으로 높은 단점이 있습니다.

그러나 Next-Generation Sequencing (NGS) 또는 Massively Parallel Sequencing (MPS) 기술의 등장으로 고속이고 고효율적인 시퀀싱이 가능해졌습니다. NGS는 동시에 여러 DNA 분자를 병렬로 시퀀싱하여 대량의 데이터를 생산하는 방식입니다. 이를 통해 빠른 시퀀싱 속도와 낮은 비용으로 대용량의 시퀀싱 데이터를 생성할 수 있습니다. NGS는 다양한 응용 분야에서 사용되며, 유전체 시퀀싱, 전사체 시퀀싱, 질병 연구, 진단 및 개인화 의학 등 다양한 분야에 활용됩니다.

 

<NGS의 실행 단계>

NGS는 주로 다음과 같은 단계로 이루어집니다

1. 라이브러리 준비(Library prep): 시퀀싱할 DNA 또는 RNA를 적절한 방법으로 추출하고, 라이브러리를 생성합니다. 라이브러리에는 시퀀싱에 필요한 어댑터, 인덱스 등이 포함될 수 있습니다.

2. 클러스터링(Clustering): 시퀀싱 기기에서 DNA 또는 RNA 분자가 확장되어 클러스터를 형성합니다. 각 클러스터는 하나의 DNA 또는 RNA 분자를 포함하며, 복제 과정을 거칩니다.

3. 시퀀싱(Sequencing): 염기서열을 결정하는 시퀀싱 반응이 수행됩니다. NGS 플랫폼에 따라 다양한 시퀀싱 기술이 사용될 수 있습니다.

데이터 분석: 시퀀싱된 데이터는 기기에서 생성된 형식으로 저장되고, 데이터 분석 소프트웨어를 사용하여 염기서열을 추출하고 해석합니다.

시퀀싱 기술은 지속적으로 발전하고 있으며, 더욱 빠르고 정확한 시퀀싱이 가능해지고 있습니다. 이는 유전체 연구, 진단, 치료 개발, 질병 연구 등 다양한 분야에서 큰 영향을 미치고 있습니다.

 

< NGS 응용분야 (Applications) >

NGS(Next-Generation Sequencing)는 다양한 응용 분야에서 폭넓게 활용되고 있습니다. 아래에서 주요한 NGS 어플리케이션 몇 가지를 소개하겠습니다.

1. 유전체 시퀀싱(Genome Sequencing)

개별 생물의 전체 유전체 시퀀싱을 통해 유전체 구조와 다양한 변이를 탐색할 수 있습니다.

질병 원인 유전자 탐색, 진화 연구, 생물 다양성 연구 등에 활용됩니다.

2. 전사체 시퀀싱(Transcriptome Sequencing)

전사체 시퀀싱은 특정 조건 또는 시점에서 발현되는 전사체의 mRNA를 시퀀싱하여 유전자 발현 프로파일을 분석합니다.

유전자 발현 조절, 신약 개발, 질병 연구 등에 활용됩니다.

3. 타겟 리드 시퀀싱(Targeted Resequencing)

관심 있는 유전자, 유전적 변이 또는 특정 영역에 초점을 맞추어 시퀀싱을 수행합니다.

진단적 유전체 검사, 유전적 질환 연구, 암 변이 탐지 등에 활용됩니다.

4. 염기 수정 탐지(DNA Methylation Analysis)

DNA 메틸화 상태를 분석하여 유전자 발현과 조절 메커니즘을 이해합니다.

유전자 발현 조절, 유전적 질환 연구, 암 발생 및 진행 연구 등에 활용됩니다.

5. 염색체 상호작용(Chromosome Conformation Capture)

3차원 염색체 구조의 조사를 통해 염색체 간 상호작용을 이해합니다.

유전자 조절 메커니즘, 진화 연구, 질병 연구 등에 활용됩니다.

6. 환경 메타지노믹스(Environmental Metagenomics)

환경 샘플로부터 유전체 정보를 시퀀싱하여 생태계의 다양성, 기능 및 구조를 파악합니다.

미생물 생태학, 환경 모니터링, 식품 안전성 평가 등에 활용됩니다.

7. 면역체 시퀀싱(Immunome Sequencing)

면역 시스템의 다양한 면역글로불린, 항체 등의 유전체를 시퀀싱하여 면역 응답 및 면역 다양성을 연구합니다.

면역학, 백신 개발, 면역치료 연구 등에 활용됩니다.

 

이 외에도 NGS는 유전체 연구, 진단 및 치료 개발, 진화 연구, 농업 및 축산업 등 다양한 분야에서 활용됩니다. NGS 기술의 발전과 데이터 분석 기법의 발전은 더욱 다양한 어플리케이션의 개발과 연구를 가능하게 하고 있습니다.