차세대 염기서열 분석: 두 판 사이의 차이

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2016년 5월 5일 (목) 22:30 판

차세대 염기서열 분석(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. 차세대 염기서열 분석의 등장으로 유전체 분석에 필요한 비용이 급격히 낮아져 많은 분야에서 다양하게 상용되고 있다.

플랫폼

로체 454의 등장으로 다량의 DNA를 한꺼번에 분석하는 방법이 시도되었으며^[3] 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^[4]	1000^[5]
Illumina Genome Analyzer IIX	Clonal Bridge Amplification	Reversible Dye Terminator	2x150	2-14	95
Life Technologies SOLiD4	Clonal-emPCR	Oligonucleotide 8-mer Chained Ligation^[6]	35-50	4-7	35-50
Life Technologies Ion Proton^[7]	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)^[8]	0.08	0.5^[9]

분석 방법

파이로 시퀀싱(Pyrosequencing)

1996년 Pål Nyrén이 제안한 방법으로 염기서열의 길이가 늘어날 때마다 각 서열이 다른 색을 발생하게 하여 많은 DNA를 동시에 분석하는 방법이며 로체 454에 적용되었다.^[3] 조각난 DNA를 라이브러리로 제작해 각 라이브러리를 일종의 기름방울 안에 넣고 증폭한다.

일루미나 시퀀싱

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

Phospholinked Fluorescent Nucleotides or Real-time sequencing

퍼시픽 바이오 사이언스(Pacific Biosciences)에서 개발한 방법이다.

데이터 분석

차세대 염기서열 분석에서 나온 데이터는 이후 Assembly, Mapping, Annotation의 과정을 거쳐 분석한다.^[3]

각주

↑ Schuster SC (2007). “Next-generation sequencing transforms today's biology.”. 《Nature Methods》 5 (1): 16–18. doi:10.1038/nmeth1156.
↑ 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.
↑ ^가 ^나 ^다 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. doi:10.1006/abio.1996.0432. PMID 8923969. CS1 관리 - 여러 이름 (링크) 인용 오류: 잘못된 <ref> 태그; "Ronaghi"이 다른 콘텐츠로 여러 번 정의되었습니다
↑ http://systems.illumina.com/systems/hiseq_2500_1500/performance_specifications.html
↑ http://genomics.ed.ac.uk/blog/hiseq-v4-here-and-it-delivers
↑ 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. doi:10.1101/gr.091868.109. PMC 2752135. PMID 19546169.
↑ “Ion Torrent”. 2014년 1월 1일에 확인함.
↑ Pacific Biosciences Introduces New Chemistry With Longer Read Lengths to Detect Novel Features in DNA Sequence and Advance Genome Studies of Large Organisms
↑ Lex Nederbragt. “De novo bacterial genome assembly: a solved problem?”.

[ref1-1] Schuster SC (2007). “Next-generation sequencing transforms today's biology.”. 《Nature Methods》 5 (1): 16–18. doi:10.1038/nmeth1156.

[ref2-2] 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.

[Ronaghi-3] 가 ^나 ^다 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. doi:10.1006/abio.1996.0432. PMID 8923969. CS1 관리 - 여러 이름 (링크) 인용 오류: 잘못된 <ref> 태그; "Ronaghi"이 다른 콘텐츠로 여러 번 정의되었습니다

[4] ttp://systems.illumina.com/systems/hiseq_2500_1500/performance_specifications.html

[5] ttp://genomics.ed.ac.uk/blog/hiseq-v4-here-and-it-delivers

[Lig3-6] 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. doi:10.1101/gr.091868.109. PMC 2752135. PMID 19546169.

[7] “Ion Torrent”. 2014년 1월 1일에 확인함.

[8] Pacific Biosciences Introduces New Chemistry With Longer Read Lengths to Detect Novel Features in DNA Sequence and Advance Genome Studies of Large Organisms

[9] Lex Nederbragt. “De novo bacterial genome assembly: a solved problem?”.

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[8]

[9]

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 }}
-'''차세대 염기서열 분석'''(NGS, Next Generation Sequencing)은 유전체의 염기서열의 고속 분석 방법이며 High-throughput sequencing, Massive parallel sequencing 또는 Second-generation sequencing이라고도 불린다. 기존 생어 염기서열 분석(Sanger sequencing)과 달리 많은 수의 DNA조각을 병렬로 처리하는 데 특징이 있다. 차세대 염기서열 분석의 등장으로 유전체 분석에 필요한 비용이 급격히 낮아져 많은 분야에서 다양하게 상용되고 있다.
+'''차세대 염기서열 분석'''(NGS, Next Generation Sequencing)은 유전체의 염기서열의 고속 분석 방법이며 High-throughput sequencing, Massive parallel sequencing 또는 Second-generation sequencing이라고도 불린다.<ref name=ref1>{{저널 인용| journal=Nature Methods |date= 2007 |volume=5 |issue=1| pages=16–18| title=Next-generation sequencing transforms today's biology.  |vauthors=Schuster SC|doi=10.1038/nmeth1156}}</ref><ref name=ref2>{{저널 인용| journal=Annual Review of Genomics and Human Genetics |date= 2008 |volume=9 |issue=1| pages=387–402| title=Next-Generation DNA Sequencing Methods.  |vauthors=Mardis ER|doi=10.1146/annurev.genom.9.081307.164359}}</ref> 기존 생어 염기서열 분석(Sanger sequencing)과 달리 많은 수의 DNA조각을 병렬로 처리하는 데 특징이 있다. 차세대 염기서열 분석의 등장으로 유전체 분석에 필요한 비용이 급격히 낮아져 많은 분야에서 다양하게 상용되고 있다.
 == 플랫폼 ==
-로체 454의 등장으로 다량의 DNA를 한꺼번에 분석하는 방법이 시도되었으며 이후 일루미나(Illumina), 팩바이요(PacBio)등의 플랫폼이 등장한다.
+로체 454의 등장으로 다량의 DNA를 한꺼번에 분석하는 방법이 시도되었으며<ref name=Ronaghi>{{저널 인용| title=Real-time DNA sequencing using detection of pyrophosphate release| author=M. Ronaghi, S. Karamohamed, B. Pettersson, M. Uhlen, and P. Nyren| journal=Analytical Biochemistry| volume=242| pages=84–9| year=1996| doi=10.1006/abio.1996.0432| pmid=8923969| issue=1}}</ref>  이후 일루미나(Illumina), 팩바이오(PacBio)등의 플랫폼이 등장한다.
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 |+ NGS Platforms
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 == 분석 방법 ==
 ===파이로 시퀀싱(Pyrosequencing)===
-년 Pål Nyrén이 제안한 방법으로 염기서열의 길이가 늘어날 때마다 각 서열이 다른 색을 발생하게 하여 많은 DNA를 동시에 분석하는 방법이며 로체 454에 적용되었다.<ref name=Ronaghi>{{저널 인용| title=Real-time DNA sequencing using detection of pyrophosphate release| author=M. Ronaghi, S. Karamohamed, B. Pettersson, M. Uhlen, and P. Nyren| journal=Analytical Biochemistry| volume=242| pages=84–9| year=1996| doi=10.1006/abio.1996.0432| pmid=8923969| issue=1}}</ref> 조각난 DNA를 라이브러리로 제작해 각 라이브러리를 일종의 기름방울 안에 넣고 증폭한다.
+년 Pål Nyrén이 제안한 방법으로 염기서열의 길이가 늘어날 때마다 각 서열이 다른 색을 발생하게 하여 많은 DNA를 동시에 분석하는 방법이며 로체 454에 적용되었다.<ref name=Ronaghi/> 조각난 DNA를 라이브러리로 제작해 각 라이브러리를 일종의 기름방울 안에 넣고 증폭한다.
 === 일루미나 시퀀싱 ===
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 == 데이터 분석 ==
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+차세대 염기서열 분석에서 나온 데이터는 이후 Assembly, Mapping, Annotation의 과정을 거쳐 분석한다.<ref name=Ronaghi>{{저널 인용| title=Challenges and opportunities in understanding microbial communities with metagenome assembly (accompanied by IPython Notebook tutorial). | author=Howe, A., & Chain, P. S. G. | journal=Frontiers in Microbiology| volume=6| pages=678| year=2015| doi=10.3389/fmicb.2015.00678}}</ref>
 == 각주 ==