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[e-News Vol.6] 프로젝트 No.14 나노포어 시퀀싱 기반 한국인 대장암 특이적 전사체 프로파일링을 통한 진단 마커 …
작성자 관리자

 

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2019년 정밀의료기술개발사업단 연구 프로젝트 소개

 연구주제

 노포어 시퀀싱 기반 한국인 대장암 특이적 전사체 프로파일링을 통한 진단 마커 발굴

 연구책임자

 김영준(연세대학교)

 핵심연구원 

 이정우(연세대학교) 

 작성자

 이정우

  기존의 Next generation sequencing (NGS) 기술 기반의 RNA-seq 에서 얻었던 짧은 리드 (short-read)를 기반으로는 전사체의 전체 길이를 한번에 커버할 수 없었기에 이러한 조각들을 이어붙이는 assembly의 분석 작업을 통해 전장 (full length) 전사체의 정보를 예측 확보할 수 있었다. 특히 동형유전자 (isoform) 또는 융합유전자 (fusion gene)와 같은 전사체 정보를 얻기 위해서는 짧은 리드 기반의 예측 알고리즘을 통해 이러한 존재를 밝혀낼 수 있었고, 예측하는 측면에서는 효과적인 도구로써 활용될 수 있었으나 세포 특이적인 전사체의 고유하고 정확한 정보를 얻지 못한다는 점이 한계로써 남아있었다. 이러한 한계를 극복하기 위해 최근들어 Long read sequencing (LRS)  즉 긴 DNA 또는 RNA를 한번에 읽을 수 있는 시퀀싱 기술이 발전하였고, 특히 Oxford Nanopore technology (ONT) 사에서는 나노포어라는 단백질 포어를 통해 통과하는 DNA, 또는 RNA 가닥의 이온 시그널을 측정하여 시퀀스 정보를 전달해주었고 이는 전사체 분석에서의 전장 (full-length) 전사체의 판독을 통해 세포 특이적인 전사체 고유의 특성 분석이 가능하게 함으로써 생물학적으로 더욱 정확한 정보를 제공할 수 있게 되었다. 본 연구진은 이를 활용한 나노포어 특이적 전사체 타겟을 확보할 수 있는 기반을 확립하고, 대장암에서의 새로운 진단 활용 마커 발굴 및 기능 규명을 목표로 데이터를 생산 및 분석하고자 한다.

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Figure 1 나노포어 전사체 시퀀싱 파이프라인. (a) poly(A) selection을 통한 RNA 나노포어 시퀀싱 진행 흐름 모식도 (b) 나노포어 시퀀싱을 통해 얻은 TP53 전사체의 이온의 시그널 (시퀀스 정보를 나타냄) (c) 얻어진 데이터를 통한 분석의 방향 


  본 연구진은 대장암 환자에서 얻은 조직을 샘플로, 나노포어 전사체 시퀀싱을 진행하고 이를 기반으로 대장암 특이적인 동형 유전자 및 융합유전자 타겟 발굴을 목표로 해당 타겟 확보를 위한 분석 파이프라인을 구축하였으며, 특별히 신뢰도 높은 대표 전사체 타겟 확보를 위해 정상과 암 각각의 나노포어 표준 전사체 프로파일을 구축하고 이를 통한 정밀도와 정확도가 높은 전사체 마커를 발굴하고자 한다. 이를 기반으로 더욱 고도화된 새로운 동형 전사체, non-coding 전사체, 융합유전자 등을 발굴해낼 것으로 기대하고 있으며, 진보된 시퀀싱 기술 기반의 높은 학술적 가치뿐 아니라, 임상적 진단에 있어 활용도 높은 마커들을 발굴 할 것으로 기대하고 있다.

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Figure 2 나노포어 전사체 표준화 기반의 고도화된 대장암 마커 발굴 모식도. 나노포어 데이터 특이적인 isoform, long non-coding RNA, Fusion gene등의 발굴을 목표로 함.

 Reference

[1] Rachael E. Workman et al., Nanopore native RNA sequencing of a human poly(A) transcriptome. Nature Method. 16, pages1297–1305 (2019)

[2] Oxford Nanopore Technologies. Pinfish tutorial - from Nanopore cDNA sequences to annotated genes. ONT community page. (2019)

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