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Understanding rare diseases: why research matters

2023-03-02 09:26:26

 

매년 2월 마지막날은 세계 희귀질환의 날입니다. 연령이나 민족에 관계없이 누구나 희귀 질환의 영향을 받을 수 있으며 종종 건강과 전반적인 삶의 질에 심각한 영향을 미칩니다. 

  

 

그러나 희망은 있습니다!
매일  각국의 연구팀들이 이러한 질병을 더 잘 이해하고 영향을 받은 사람들의 삶을 개선할 수 있는 치료법을 찾기 위해 끊임없이 노력하고 있습니다.
 
희귀질환의 이해를 돕는 돌파구를 마련하고 있으며, 질병의 근본적인 유전 및 생물학적 메커니즘에 대한 통찰력을 제공할 수 있어 이를 통해 진단의 정확성을 높이고 새로운 치료법 개발에 사용할 수 있는 새로운 약물 표적과 바이오마커를 찾는데 도움이 될 수 있습니다. 
 
복잡한 유전적 돌연변이에 의해 발생한다는 사실로 인해 연구 자체가 어려울 수 있습니다. 희귀 질환의 유전적 원인을 확인하기 위해 연구자들은 일반적으로 전체 게놈 또는 엑솜 시퀀싱을 사용합니다. 전체 게놈 시퀀싱은 개인의 전체 DNA 서열을 시퀀싱하는 반면, 엑솜 시퀀싱은 게놈의 단백질 코딩 영역에 중점을 둡니다.
Long-read 시퀀싱 기술, 특히 HiFi 시퀀싱은 희귀 질병 유전자를 분석하는 방식에 혁신을 가져왔으며 연구자에게 질병을 유발하는 변이체를 연구하는 데 도움이 되는 새로운 도구를 제공했습니다.
 
질병의 유전적 기초를 이해하는 데 중요한, 반복되는 DNA 시퀀스로 구성된 게놈 영역인 tandem repeat을 정확하게 식별할 수 있습니다.  
 


  

long-read 시퀀싱은 시퀀싱하거나 매핑하기 어려운 관심 영역의 특성을 정확하고 완전하게 분석할 수 있습니다.  
 

Publication

bioRxiv 2023.01.23.525236; doi: 10.1101/2023.01.23.525236

 
다양한 민족적 배경을 가진 100만 명이 넘는 미국인의 게놈을 시퀀싱하여 맞춤형 의료 서비스를 개선하는 것을 목표로 하는 All of Us(AoU) 이니셔티브의 최신 논문이 발표되었습니다. 
이 논문에서는  HiFi 시퀀싱이 short-read 시퀀싱과 비교하여 매핑 또는 시퀀싱이 어렵다고 여겨지는, 의학적으로 관련된 386개의 유전자에 대해 더 나은 해상도를 제공할 수 있다고 강조합니다.   8-9x depth로도 HiFi 시퀀싱을 사용하여 이러한 유전자의 대부분을 분석 할 수 있었습니다. 
 
희귀 질환 연구의 어려움에도 불구하고 연구자들은 계속해서 상당한 진전을 이루고 있습니다. 정확한 Long –read sequencing 기술을 통해 이해하기 어려운 복잡한 유전적 돌연변이를 보다 완벽하게 이해하기 위한 흥미롭고 혁신적인 방법을 갖게 되었습니다.



Publication

Am J Hum Genet. 2021 May 6;108(5):764-785.

doi: 10.1016/j.ajhg.2021.03.011. 

  

2021년에 발표된 "간의 장애와 관련된 tandem repeat의 역할"에 대한 연구에 따르면,  tandem repeat expansion이 아직 밝혀지지 않은 병원성 변이의 방대한 저장소일 가능성이 있다고 시사하였습니다이 연구팀은 PacBio long-read 시퀀싱을 통해  tandem repeat expansion  보다 정확하게 감지함으로써 유전 질환에서 이들의 역할을 보다 명확하게 이해할 수 있다고 설명합니다.

 

 

Publication 

Genet Med. 2022 Jun;24(6):1336-1348.

doi: 10.1016/j.gim.2022.02.007.

 

  

Genomic Answers for Kids 프로그램의 또 다른 최근 연구 에서는 HiFi 시퀀싱이  다른 기술과 함께 사용되어 소아 희귀 질환 코호트에서 포괄적인 평가 분석 및 후보 분석을 수행했습니다. 이 연구는 게놈 시퀀싱에서 구조 변이(SV)를 추가함으로써  이전에 설명되지 않은 사례에서 최대 13%의 새로운 설명이 추가되었음을 보여주었습니다. 또한 HiFi 시퀀싱이 short-read 시퀀싱에 비해 훨씬 더 높은 발견률을 보였고 희귀 코딩 SV4배 이상 더 많이 확인되었습니다 . 이러한 결과는 HiFi 시퀀싱과 같은 매우 정확한 게놈 기술을 사용하여 희귀 질환의 잠재적인 유전적 원인을 완전히 이해하는 것이 중요함을 강조합니다.

 

 

 

 

HiFi Reads Offer the Benefits of Short Reads and Long Reads in One Easy-to-Use Technology

 

 

HiFi read는 모든 변이 유형을 감지할 수 있는 높은 정확도 (> 99.9 %)와 가장 복잡한 유전체와 전체 전사체를 assemble하는데 필요한 충분히 긴 길이(최대 25kb)를 제공합니다.