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Next-generation sequencing #
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Analysis

Next-generation sequencing (NGS) #

DNA 염기서열의 정보는 그 동안 sanger에 의해 개발된 방법을 자동화하여 DNA 가닥에서 A, T, G, C의 순서를 빠르고 정확하게 읽어내는 캐필러리 장비(Sanger sequencing, 1세대 시퀀싱)를 이용하여 분석하였고 유전자의 발현, 다양성 및 상호작용 등의 정보로서 활용할 수 있어 굉장히 중요합니다.

따라서 많은 염기서열을 저렴한 비용에 수행할 수 있는 기술의 필요성이 증가되면서 차세대 염기서열 분석 기술(Next Generation Sequencing, 2세대 시퀀싱)을 이용한 플랫폼들이 소개되어, 생명과학 분야에 있어서 특히 유전체학 분야에 큰 영향을 끼치고 있습니다.

또 한 현재 염기서열 분석 기술은 더 짧은 시간에 더 적은 비용으로 더 많은 염기서열을 결정할 수 있는 플랫폼 장비들이 계속적으로 탄생되어 시퀀싱 chemistry 차이에 따라 차세대(2세대), 3세대, 4세대로 분류하여 부르기도 하면서 비약적인 발전을 하고 있습니다.

[출처] http://insilicogen.com/blog/103

용어 #

NGS_Terms

NGS 시대의 곤충 유전체 연구 #

국외 곤충 연구 동향 #

차세대 염기서열분석 장비인 NGS가 2005년 이후 상용화되어 게놈 분석 기술의 비약적인 발전으로 인해 의약, 농축산업 등 유전체 해독이 급증하게 되었다. 이에 따라 세계 각국은 원천기술 선점을 위한 생물자원의 유전체 해독에 집중 투자하고 있으며, 농작물은 벼, 배추, 옥수수 등 25종의 해독이 완료된 상황이다.

미국의 NGS 시장규모는 2003년 30만불에서 2012년 9백만불로 연 평균 46%의 성장세를 보였으며, 맞춤의료, 농생명, 정보 산업화 수요증가 및 기술개발에 힘입어 유전체 정보 분석 시장은 향후 연간 20% 이상의 높은 성장성을 보일 것으로 전망된다.

곤충 유전체는 현재 80여종 이상에서 유전체 염기서열 분석이 완료되었으며, 200여종은 분석이 진행중이며, 앞으로 그 수는 기하급수적으로 늘어날 전망이다.(NCBI, BioProject, 2013) 곤충 유전체는 현재 80여종 이상 완료되었다고 보고 있으나, 논문 등 계통수 작성에 이용된 곤충 유전체는 20여종인 것으로 보고되고 있다.

곤충의 유전체 크기는 인간과 비교하면 0.026 - 4.837 배의 크기 변이를 가지고 있으며 Animal Genome Size Database에서 관련 정보를 확인할 수 있다.(www.genomesize.com) 불완전변태류인 메뚜기목과 노린재목의 곤충들이 비교적 큰 게놈을 보유하고 있으며, 유용 천적류를 다수 보유하고 있는 벌목류는 비교적 작은 게놈 크기를 갖는 것으로 알려져 있다.

또한 5년간 5,000종의 곤충 유전체 분석을 목표로 i5K Initiative 국제 컨소시엄이 2011년 출범하였으며, 미래 식량 대체 자원 및 신물질의 보고로 인식되어 세계 각국에서 경쟁적으로 연구되고 있다.

국내 곤충 연구 동향 #

국내에서는 서울대학교에서 꿀벌의 다양한 조직에 대한 전사체 연구 및 유전체 연구를 수행하고 있으며, 차세대바이오그린21사업의 동물유전체육종사업단에서 곤충분야의 다양한 NGS 연구를 지원하고 있다. 또한 다부처유전체사업에서 농촌진흥청의 작물, 원예, 약용, 동물, 곤충 등 5개 분야에서 한 분야에 포함되어 유전체 사업이 2014년부터 수행되고 있으며 왕지네, 애멸구, 천잠 등이 초기 단계에 연구될 전망이다.

하지만, 국내의 곤충관련 NGS 전문가가 많지 않은 상황이므로 곤충 분야 유전체를 전문적으로 연구할 수 있는 조직 및 전문가의 육성이 상당히 필요한 상황이다.

인실리코젠의 연구 현황 #

왕지네 전사체 연구 #

인실리코젠은 2011년 부터 국립농업과학원 농업생물자원부의 황재삼연구관과 함께 RNA-seq 분석 기법을 활용하여 면역유도 후 왕지네의 전사체를 분석하였다. 정상 및 면역유도 후 RNA-seq 분석 결과 32,628개의 신규 유전자가 발굴되었으며, 타겟 신규 유전자를 발굴하기 위하여 AMP 관련 신규 유전자 13종을 발굴하였다. 이는 Functional & Integrative Genomics(I.F. : 3.292)에 2014년 상반기에 게재가 되었다.

털진드기 유전체 연구 #

지구온난화에 따른 질병매개 절지동물의 서식처 확대 및 밀도증가는 감염질환 발생의 주요인으로 작용하고 있으며, 최근 질병매개 절지동물의 개체수가 폭발적으로 증가하여 진드기가 매개하는 쯔쯔가무시증, 라임병 등과 같은 심각한 감염성 질병이 유행하고 있다. 쯔쯔가무시증은 매년 6,000여명의 국내 발생 보고가 있는 털진드기 매개 질병으로서 사회경제적 손실이 690억원으로 추정되며(질병관리본부, 2012) 숙주-병원체-매개체 간의 유기적 관계에 대한 연구를 수행하여 기후변화로 인한 잠재적 발생 증가를 억제하는 것이 매우 중요하다.

숙주-병원체-매개체 간의 상호작용을 분자유전학적 수준에서 고찰하기 위해서는 현재 알려져 있는 인간 유전체(숙주)와 쯔쯔가무시 병원체의 유전체 이외에도 매개체인 털진드기의 유전체 정보가 추가적으로 필요하다.

털진드기를 비롯한 parasitiform 및 acariform 진드기/응애류는 다양한 종류의 인간 및 가축질병을 매개함으로써 전세계적으로 보건상의 큰 위협이 되고 있으나 현재까지 알려진 진드기류 유전체는 parasitiform에 속하며 라임병을 매개하는 사슴진드기(Deer tick, Ixodes scapularis)에 국한되어 있으므로 acariform 진드기류의 유전체에 대한 연구가 시급하다. 이에 따라 질병관리본부에서 털진드기의 유전체 연구 사업이 진행되었으며, 서울대학교의 이시혁교수님이 주관으로 하여 털진드기의 NGS 시퀀싱 및 유전체 분석에 대해서 인실리코젠이 참여하여 사업을 수행하고 있다.

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