NGS (Next-Generation Sequencing) #

NGS는 Next-Generation Sequencing의 준말로 차세대 염기서열 분석이라고 한다. 초기 인간 유전체 염기서열을 해독하기 위해서는 약 10년 이상의 시간과 3조 원의 비용이 소요되었다. 이후 염기서열 분석 기법이 발달하여 현재는 단 하루의 시간과 1000달러 이하의 비용만으로 인간 유전체 염기서열을 해독할 수 있다. 또한, 다양한 응용분석이 가능하여 염기서열 분석 외에도 유전자 발현분석, transcriptome 분석, epigenomics 분석, metagenome 분석 등 다양한 분야 및 연구목적으로 활용되고 있다.

가장 널리 알려진 2세대 차세대 염기서열 분석 방법에서 3세대, 4세대까지 기술이 점진적으로 증가하고 있으며 많이 활용되고 있다.

1세대 #

1세대 염기서열 분석 방법은 Sanger에 의해 개발된 방법을 자동화하여 DNA 가닥에서 A, T, G, c의 순서를 빠르고 정확하게 읽어내는 Sanger sequencing이라고 한다. Dideoxynucleotide를 이용하는 chain termination 기술로 복제 과정에서 특정 염기서열의 사슬이 종결되도록 하는 방법이다. 이는 최초의 Human Genome Project에 사용되었던 sequencing 기술이며, 현재는 ddNTP에 형광표지를 한 후 레이저로 확인하는 자동화된 염기서열 분석기기를 사용한다.

2세대 #

'Roche 454 GS FLX', 'Illumina Genome Analyzer', 'ABI SOLiD Platform'이 2세대 NGS 장비로 먼저 출시되었다. 각각의 장비는 PCR 증폭 방식에 따라 구분된다. Roche 장비는 emulsion PCR 방식을 활용하며, Illumina와 SOLiD 장비는 solid-pahse amplification 방식을 활용한다.

3세대 #

3세대 염기서열 분석 방법은 sequencing 전의 PCR 증폭 과정을 생략하고 DNA 단일 분자를 그대로 sequencing 할 수 있다는 점이 큰 특징이다. Pacific BioSciences사의 PacBio의 장비가 3세대 시퀀서에 속하며 작은 구멍의 바닥에 고정된 DNA polymerase에 DNA 사슬이 통과하면서 상보적으로 결합하는 염기의 형광을 인지하여 sequencing을 진행한다.

4세대 #

Oxford Nanopore가 4세대 시퀀서에 해당하며 최근 많은 관심을 받는 sequencing 기술이다. 1, 2세대의 기술들은 염기서열을 읽어내는 과정에서 PCR을 통한 DNA 증폭이나 형광을 사용하여 진행하게 되는데 현재 개발된 기술들에는 이러한 방법들이 생략되어 진행된다.