Pacific Bioscience(PacBio)NGS 장비 #

PacBio의 시퀀서는 3세대로 불리우며, RS, '2015'라는 NGS 장비를 출시하면서 NGS 분석기업이 되었다. 다른 회사 장비들과는 다르게 PCR을 거치지 않는다. 이 회사에서는 SMRT(Single Molecule, Real-Time) sequencing이라고 부르는데, 이는 PCR을 하지 않고, 평균 1,000base 이상으로 long Read를 한꺼번에 읽는다. 원리를 살펴보면 ZMW(Zero-Mode Waveguide)라는 기술을 이용하는데, 작은 구멍의 바닥에 DNA Polymerase를 고정시킨 후 DNA 사슬이 지나면서 형광이 붙은 염기가 그 부분을 통과하면 형광이 떨어져 ZMW 바닥에 나타는 빛이 어떤 염기에서 나온 형광인지 확인하게 된다.

<그림 1. PacBio 작동 원리>

Oxford Nanopore Technologies(ONT) NGS 장비 #

Oxford Nanopore는 4세대 시퀀서로 nanopore에 대한 연구는 1990년대 중반에 하버드대박, 옥스포드대학 등에서 시작되었다. 'Oxford Nanopore'는 nanopore를 대학 연구 수준에서 전자공학 기반의 상업용 감지 기술 개발 단계로 끌어올리기 위해 2005년에 설립되었고, nanopore science, 분자생물학, 전자공학 등을 전공한 150여명의 직원들이 한개의 분자를 직접적으로 분석하는 플랫폼을 개발해오고 있다.

현재 MinION, GridION, PromethION의 NGS 장비를 출시했으며, 새 버전의 PromethION을 출시할 계획을 갖고 있다. ONT의 기술은 다른 회사들과는 달리 nanopore라는 막단백질을 이용하여 염기서열을 분석하는 것이 특징이다. 자세히 살펴보면 nanopore protein은 한가닥의 DNA를 톱니바퀴처럼 한방향으로 밀어내도록 디자인된 enzyme과 결합되어 있어 한 base씩 읽어내는 것이다. 현재의 시퀀싱 기술과는 다르게 nanopore는 PCR과 형광 표지 및 광학기기 없이도 한개의 분자를 직접 측정할 수 있고, 한개의 nanopore를 실리콘 칩 위의 각 well에 심을 수 있기 때문에 실험을 확장할 수도 있으며, 실시간으로 데이터를 뽑아내고 분석할 수 있다.

<그림 2. Oxford Nanopore 장비>

PacBio, ONT 장비 비교 #

Reference #

• 유전체 분석장비를 개발하는 주요 업체동향
• 2012, Next Generation Sequencing (NGS), A Key Tool to open the Personalized Medicine Era
• https://fungalgenomesequence.wordpress.com/2015/10/09/whole-genomes-1-sequencing/
• https://nanoporetech.com/how-it-works
• Next Generation Sequencing (NGS), A Key Tool to open the Personalized Medicine Era