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차세대 염기서열 분석(영어: NGS, Next Generation Sequencing)은 유전체의 염기서열의 고속 분석 방법이며 High-throughput sequencing, Massive parallel sequencing 또는 Second-generation sequencing이라고도 불린다.[1][2] 기존 생어 염기서열 분석(Sanger sequencing)과 달리 많은 수의 DNA조각을 병렬로 처리하는 데 특징이 있다.[3][4] 차세대 염기서열 분석의 등장으로 유전체 분석에 필요한 비용이 급격히 낮아져 많은 분야에서 다양하게 사용되고 있다.[5]

목차

플랫폼편집

로체 454의 등장으로 다량의 DNA를 한꺼번에 분석하는 방법이 시도되었으며[6] 이후 일루미나(Illumina), 팩바이오(PacBio)등의 플랫폼이 등장한다.

NGS Platforms
Platform Template Preparation Chemistry Max Read length (bases) Run Times (days) Max Gb per Run
Roche 454 Clonal-emPCR Pyrosequencing 400‡ 0.42 0.40-0.60
GS FLX Titanium Clonal-emPCR Pyrosequencing 400‡ 0.42 0.035
Illumina MiSeq Clonal Bridge Amplification Reversible Dye Terminator 2x300 0.17-2.7 15
Illumina HiSeq Clonal Bridge Amplification Reversible Dye Terminator 2x150 0.3-11[7] 1000[8]
Illumina Genome Analyzer IIX Clonal Bridge Amplification Reversible Dye Terminator 2x150 2-14 95
Life Technologies SOLiD4 Clonal-emPCR Oligonucleotide 8-mer Chained Ligation[9] 35-50 4-7 35-50
Life Technologies Ion Proton[10] Clonal-emPCR Native dNTPs, proton detection 200 0.5 100
Complete Genomics Gridded DNA-nanoballs Oligonucleotide 9-mer Unchained Ligation 7x10 11 3000
Helicos Biosciences Heliscope Single Molecule Reversible Dye Terminator 35‡ 8 25
Pacific Biosciences SMRT Single Molecule Phospholinked Fluorescent Nucleotides 10,000 (N50); 30,000+ (max)[11] 0.08 0.5[12]

분석 방법편집

파이로 시퀀싱(Pyrosequencing)편집

1996년 Pål Nyrén이 제안한 방법으로 염기서열의 길이가 늘어날 때마다 각 서열이 다른 색을 발생하게 하여 많은 DNA를 동시에 분석하는 방법이며 로체 454에 적용되었다.[6] 조각난 DNA를 라이브러리로 제작해 각 라이브러리를 일종의 기름방울 안에 넣고 증폭한다.

일루미나 시퀀싱편집

각 DNA를 유리판에 부착된 프라이머로 부터 증폭하는 방법을 이용한다. 이렇게 하면 프라이머 부근에 각 DNA 라이브러리의 복제본이 집락을 이루게 되고 이 집락을 형광 염료로 표지된 염기를 이용해 분석한다. 이 방법은 많은 양의 데이터를 얻는 것이 가능하고 오류가 적다는 장점이 있지만 분석할 수 있는 서열의 길이가 짧다는 단점이 있다.

Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing편집

퍼시픽 바이오 사이언스(Pacific Biosciences)에서 개발한 방법이다.

데이터 분석편집

차세대 염기서열 분석에서 나온 데이터는 이후 Assembly, Mapping, Annotation의 과정을 거쳐 분석한다.[13]

외부 링크편집

각주편집

  1. Schuster SC (2007). “Next-generation sequencing transforms today's biology.”. 《Nature Methods》 5 (1): 16–18. doi:10.1038/nmeth1156. 
  2. Mardis ER (2008). “Next-Generation DNA Sequencing Methods.”. 《Annual Review of Genomics and Human Genetics》 9 (1): 387–402. doi:10.1146/annurev.genom.9.081307.164359. 
  3. Sanger, F., Air, G. M., Barrell, B. G., Brown, N. L., Coulson, A. R., Fiddes, J. C.; 외. (1977). “Nucleotide sequence of bacteriophage φX174 DNA.”. 《Nature》 256 (5596): 687–695. doi:10.1038/265687a0. 
  4. Ahmadian, A., Ehn, M., & Hober, S. (2006). “Pyrosequencing: History, biochemistry and future.”. 《Clinica Chimica Acta》 363 (1-2): 83–94. doi:10.1016/j.cccn.2005.04.038. 
  5. “dna-sequencing-costs”. 2016년 8월 1일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2016년 5월 5일에 확인함. 
  6. M. Ronaghi, S. Karamohamed, B. Pettersson, M. Uhlen, and P. Nyren (1996). “Real-time DNA sequencing using detection of pyrophosphate release”. 《Analytical Biochemistry》 242 (1): 84–9. PMID 8923969. doi:10.1006/abio.1996.0432. 
  7. “보관 된 사본”. 2014년 12월 6일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2016년 5월 3일에 확인함. 
  8. “보관 된 사본”. 2014년 11월 6일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2016년 5월 3일에 확인함. 
  9. McKernan KJ, 외. (Sep 2009). “Sequence and structural variation in a human genome uncovered by short-read, massively parallel ligation sequencing using two-base encoding”. 《Genome Res》 19 (9): 1527–41. PMC 2752135. PMID 19546169. doi:10.1101/gr.091868.109. 
  10. “Ion Torrent”. 2013년 12월 30일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2014년 1월 1일에 확인함. 
  11. Pacific Biosciences Introduces New Chemistry With Longer Read Lengths to Detect Novel Features in DNA Sequence and Advance Genome Studies of Large Organisms
  12. Lex Nederbragt. “De novo bacterial genome assembly: a solved problem?”. 
  13. Howe, A., & Chain, P. S. G. (2015). “Challenges and opportunities in understanding microbial communities with metagenome assembly (accompanied by IPython Notebook tutorial).”. 《Frontiers in Microbiology》 6: 678. doi:10.3389/fmicb.2015.00678.