염기서열의 새로운 분석방법 : SNP 마커와 NGS의 응용 #2

STR 분석 방법의 한계를 극복하는 다른 방법으로는, STR마커를 모세관 전기영동법으로 분석하는 것이 아닌, NGS 분석법으로 STR 분석을 수행하는 것이다.

기존의 모세관 전기영동법 (CE)이 갖던 한계에 대해서 알아보자면, 한번에 분석할 수 있는 STR 마커의 수가 제한적이고, STR의 반복단위 영역 내부의 염기서열 변이는 확인이 불가하며, 그 영역의 반복단위의 반복횟수만 조사할 수 있다는 단점이 있다. 그러나 차세대 염기서열 분석법인 NGS는 반복횟수와 염기서열의 정보를 알 수 있고, 영역의 반복단위 내부에 존재하는 염기서열의 변이에 대한 정보도 얻을 수 있다. [1]

NGS는, 미생물 내에 클로닝 벡터를 삽입하여  in vivo 상태에서 DNA를 복제해야 하는 1세대 생거법과는 달리, 세포 없이도 DNA를 복제할 수 있고, 대량의 데이터를 병렬로 생산할 수 있다. 그러나, NGS는 여러 DNA 조각들의 염기서열을 분석한 후 조립하기 때문에 표준 유전체가 필요하다.

NGS 방법에는 여러 가지고 있고, 리드길이와 PCR 증폭의 필요 여부에 따라 2세대와 3세대 기술로 나눌 수 있다. 2세대는 리드 길이가 짧고, PCR 증폭과 라이브러리 모두가 필요하지만, 3세대의 경우 리드 길이가 길고 라이브러리만 필요하다.

라이브러리는 분석하고자 하는 DNA에 어댑터를 결합시켜 증폭한 시료를 의미한다. DNA를 조각낸 후 원하는 길이이 조각을 추출해 양 말단에 어댑터를 부착시킨다. 이 어댑터의 인접 서열에 프라이머가 결합할 수 있고 이를 이용해, PCR을 통해 라이브러리를 증폭시켜 분석에 사용하는 것이다.

2세대 염기서열 분석 방법은 리드의 길이가 짧아 반복구간이 많아져 유전체 조립 등 이후의 처리 과정이 복잡해 정확한 분석이 어렵다는 한계가 있다. 이를 해결하고 보완하기 위해서 리드의 길이를 늘린 3세대 염기서열 분석 방법이 개발된 것인데, 이때 긴 리드로 인해 염기서열 분석의 정확도가 높아졌다. 그러나 3세대 역시 오류 발생 가능성이 큰 편에 속한다는 한계가 있다.

1세대 염기서열 분석 방법은 개발된 지 50년도 채 안된 점을 감안하고, 지금까지 연구가 진행된 과정을 미루어 본다면 향후에는 더욱 효율적인 분석 기술이 가능할 것으로 기대된다. [2]

[1] 김은혜, "차세대 염기서열 분석법을 이용한 상염색체 STR 유전자의 염기서열변이 분석과 혼합시료 분석에의 활용", Ph.D dissertation, 연세대학교 대학원, 연세대학교, 2014.06

[2] 성현지. (2021.02.15) . Next Generation Sequencing (차세대 염기서열 분석) [Online]. Available :  https://www.bioin.or.kr/board.do?cmd=view&bid=tech&num=304945