유전자형 분석 및 시퀀싱 기술

유전자형 분석 및 시퀀싱 기술은 약물유전체학 검사에서 보고되는 유전적 변이를 탐지하는 실험실 방법입니다. 이는 알려진 변이의 고정된 목록을 조사하는 표적 검사부터 DNA 염기 서열을 염기 단위로 읽는 차세대 시퀀싱에 이르기까지 다양합니다. 플랫폼의 선택은 어떤 변이를 찾을 수 있는지, 희귀하거나 구조적으로 복잡한 대립유전자가 어떻게 처리되는지, 그리고 환자의 약물유전자 프로필이 얼마나 완전하게 특성화될 수 있는지를 결정합니다.

Definition

유전자형 분석 및 시퀀싱 기술은 약물유전자에서 유전된 DNA 변이를 탐지하는 데 사용되는 분석 방법으로, 미리 정의된 변이를 검사하는 표적 유전자형 분석과 알려진 변이 및 새로운 변이를 모두 식별하기 위해 기본 DNA 서열을 읽는 시퀀싱 방법을 포함합니다.

Scope

이 항목은 약물유전체학 실험실에서 사용되는 주요 탐지 기술 클래스인 표적 단일염기변이 유전자형 분석(어레이 및 대립유전자 특이적 검사)과 Sanger 및 차세대 시퀀싱을 포함한 시퀀싱 접근법을 다룹니다. 유전자형 분석 패널이 미리 지정된 변이만 탐지하는 반면 시퀀싱은 새롭고 복잡한 변이를 발견할 수 있는 이유, 그리고 CYP2D6와 같은 복잡한 약물유전자가 모든 플랫폼에 도전 과제가 되는 이유를 설명합니다. 이는 방법론에 대한 참조 설명이며, 실험실 프로토콜이나 검사 주문 지침이 아닙니다.

Core questions

• 표적 유전자형 분석과 시퀀싱의 차이점은 무엇이며, 각각 무엇을 탐지하나요?
• 유전자형 분석 패널이 제한된 변이 세트만 보고하는 이유는 무엇인가요?
• 시퀀싱 플랫폼은 새로운 또는 희귀한 약물유전자 변이를 어떻게 처리하나요?
• CYP2D6와 같은 유전자가 정확하게 유형화하기 기술적으로 어려운 이유는 무엇인가요?

Key concepts

• 표적 유전자형 분석 대 비표적 시퀀싱
• 단일염기변이 어레이
• 차세대 시퀀싱
• Sanger 시퀀싱
• 스타 대립유전자 및 이형접합체 호출
• 약물유전자 내 구조적 변이 및 복제수
• 분석 범위 및 패널이 놓치는 변이

Mechanisms

표적 유전자형 분석은 미리 결정된 변이 위치, 일반적으로 흔하고 잘 특성화된 단일염기변이 및 선택된 구조적 변화에 대해 DNA 샘플을 검사합니다. 이는 빠르고 저렴하지만, 탐지하도록 설계된 변이만 보고합니다. 반면 시퀀싱은 표적 영역의 뉴클레오타이드 서열을 읽으므로, 확립된 변이와 이전에 관찰되지 않은 변이, 그리고 표적 패널이 놓치는 희귀 대립유전자를 모두 식별할 수 있습니다 (Tafazoli et al., 2021; Roden, 2019). 탐지된 변이는 표준화된 스타 대립유전자 정의에 매핑되고 이형접합체(diplotype)로 결합됩니다. 약물유전자 변이 컨소시엄(Pharmacogene Variation Consortium)은 이 매핑을 실험실 간에 일관되게 만드는 참조 대립유전자 정의를 유지합니다 (Gaedigk et al., 2017; Gaedigk et al., 2021). 결실, 중복 및 하이브리드 대립유전자를 가질 수 있는 CYP2D6와 같이 고도로 다형성이고 구조적으로 가변적인 유전자는 모든 플랫폼에서 기술적으로 까다로운 상태로 남아 있습니다.

Clinical relevance

실험실에서 사용하는 플랫폼은 약물유전체학 결과가 주장할 수 있는 내용을 형성합니다. 정상적인 표적 유전자형 분석 결과는 검사된 변이가 없다는 것을 의미할 뿐, 유전자에 모든 변이가 없다는 것을 의미하지는 않습니다. 이러한 차이를 인식하는 것은 약물유전체학 보고서를 평가하는 데 중요한 부분입니다. 이 항목은 변이가 어떻게 탐지되는지를 설명하며, 특정 검사를 선택, 주문 또는 조치하는 것에 대한 지침이 아닙니다.

Evidence & guidelines

유전자형 분석 및 시퀀싱 결과 해석에 사용되는 참조 대립유전자 정의는 약물유전자 변이 컨소시엄(Pharmacogene Variation Consortium)에 의해 관리되며, 이는 약물유전자 전반에 걸쳐 스타 대립유전자 명명법을 표준화합니다 (Gaedigk et al., 2017; Gaedigk et al., 2021). 임상 약물유전체학에서 차세대 시퀀싱에 대한 검토는 플랫폼의 비교 범위와 한계를 설명합니다 (Tafazoli et al., 2021). 이는 처방적 진료 표준이라기보다는 방법론적 참조입니다.

History

약물유전체학적 탐지는 단일 유전자 검사 및 Sanger 시퀀싱으로 시작되었고, 이후 많은 변이를 한 번에 유형화할 수 있는 고처리량 단일염기변이 어레이로 확장되었습니다. 차세대 시퀀싱의 등장은 전체 약물유전자를 읽고 희귀하고 새로운 대립유전자를 발견하는 것을 가능하게 하여, 이 분야를 일반적인 알려진 변이만 검사하는 것에서 더 완전한 특성화로 전환시켰습니다 (Tafazoli et al., 2021; Roden, 2019). 동시에, 약물유전자 변이 컨소시엄(Pharmacogene Variation Consortium) 하에 대립유전자 명명법이 통합되면서 이 분야는 이러한 기술이 탐지하는 것을 명명하는 공통 참조를 갖게 되었습니다 (Gaedigk et al., 2017).

Debates

임상 검사를 위한 표적 유전자형 분석 대 시퀀싱

표적 패널은 더 저렴하고 빠르지만 희귀하고 새로운 변이를 놓칠 수 있는 반면, 시퀀싱은 더 완전하지만 비용이 많이 들고 해석이 더 복잡합니다. 일상적인 약물유전체학 검사에 대한 적절한 균형은 여전히 논의 중입니다.

Key figures

• Andrea Gaedigk
• Magnus Ingelman-Sundberg
• Teri E. Klein
• Dan M. Roden

Seminal works

• gaedigk-2017
• tafazoli-2021
• roden-2019

Frequently asked questions

정상적인 유전자형 분석 결과가 환자에게 관련 변이가 없다는 것을 의미하나요?

반드시 그렇지는 않습니다. 표적 유전자형 분석은 검사하도록 설계된 특정 변이만 탐지하므로, 정상 결과는 해당 변이를 배제하지만 시퀀싱만으로 찾을 수 있는 희귀하거나 새로운 변이를 배제할 수는 없습니다.

CYP2D6가 유전자형 분석하기 어려운 것으로 간주되는 이유는 무엇인가요?

CYP2D6는 고도로 다형성(polymorphic)이며 유전자 결실, 중복 및 하이브리드 대립유전자와 같은 구조적 변화에 취약합니다. 이는 많은 플랫폼에서 정확하게 탐지하고 해결하기 기술적으로 어렵습니다.