전장 유전체 시퀀싱

전장 유전체 시퀀싱(WGS)은 특정 유전자나 영역을 표적으로 삼는 대신, 단일 분석으로 유기체 유전체의 거의 완전한 뉴클레오타이드 서열을 결정합니다. 이는 코딩 및 비코딩 DNA를 모두 판독함으로써 가장 포괄적인 1차 유전체 데이터셋을 제공하며, 어셈블리, 변이 호출 및 다운스트림 유전체 분석의 입력으로 사용됩니다.

Definition

전장 유전체 시퀀싱은 일반적으로 DNA를 조각내고, 중복된 커버리지로 조각들을 판독하며, 전체 서열을 복구하기 위해 재구성하거나 정렬함으로써 유기체 유전체 전반에 걸쳐 거의 모든 뉴클레오타이드의 순서를 결정하는 실험실 및 계산 과정입니다.

Scope

이 항목은 WGS가 측정하는 내용, 유전체를 높은 커버리지로 조각내어 판독하는 샷건 전략, 전 엑솜 시퀀싱과 같은 표적 접근 방식과의 대비, 그리고 시퀀싱 깊이가 민감도 결정에 미치는 역할을 다룹니다. 이는 방법론적 주제이며 임상 또는 검사 권고를 제공하지 않습니다.

Core questions

• 전장 유전체 시퀀싱이 표적 시퀀싱이 포착하지 못하는 것은 무엇입니까?
• 샷건 전략은 어떻게 많은 짧은 조각들로부터 전체 유전체를 재구성합니까?
• 시퀀싱 깊이는 어떤 변이를 감지할 수 있는지에 어떻게 영향을 미칩니까?

Key concepts

• 샷건 시퀀싱
• 시퀀싱 깊이 및 커버리지
• 전장 유전체 대 전 엑솜 시퀀싱
• 코딩 및 비코딩 영역
• 가역적 종결자 화학
• 변이 호출 입력

Mechanisms

WGS에서 유전체 DNA는 여러 번 조각내어 판독되므로 모든 위치가 여러 독립적인 판독으로 커버됩니다. 이러한 중복성(깊이)은 염기 호출을 교차 확인하고 변이 감지를 지원합니다. 벤터(Venter)와 동료들이 인간 규모에서 시연한 전장 샷건 접근 방식은 유전체를 무작위 조각으로 분해하고, 이들을 시퀀싱한 다음, 계산적으로 재조립합니다. 가역적 종결자 화학(reversible-terminator chemistry)은 나중에 훨씬 낮은 비용으로 인간 전체 유전체의 정확한 대규모 병렬 판독을 가능하게 했습니다. WGS는 비코딩 DNA뿐만 아니라 코딩 DNA도 판독하기 때문에 표적 분석이 놓치는 조절 및 구조적 변이를 포착합니다.

Clinical relevance

전장 유전체 시퀀싱은 개인의 완전한 유전적 구성을 특성화하기 위해 연구 및 임상 유전체학에서 점점 더 많이 사용되고 있으며, 코딩 및 비코딩 영역 전반에 걸쳐 변이 발견을 지원합니다. 이 항목은 방법과 데이터 특성을 설명하며, 특정 검사나 임상 조치에 대한 권고가 아닌 교육적 참고 자료입니다.

Evidence & guidelines

기초적인 증거는 일련의 획기적인 1차 연구들입니다: 2001년에 발표된 두 개의 인간 유전체 서열(Venter et al.; International Human Genome Sequencing Consortium)과 벤틀리(Bentley) 등(2008)에 의한 정확한 대규모 병렬 전장 유전체 시퀀싱 시연입니다. 심즈(Sims) 등(2014)과 같은 방법론적 검토는 깊이와 커버리지가 분석 민감도에 어떻게 영향을 미치는지 문서화합니다.

History

인간 규모의 전장 유전체 시퀀싱은 2001년에 두 가지 병렬 노력, 즉 계층적 클론 기반 시퀀싱과 전장 샷건 어셈블리를 사용하여 처음 달성되었습니다. 2008년 가역적 종결자 화학을 이용한 정확한 시퀀싱 시연은 인구 규모의 WGS를 실현 가능하게 만들었으며, 방법이 성숙함에 따라 깊이와 커버리지가 핵심 설계 매개변수가 되었습니다.

Key figures

• J. Craig Venter
• Eric Lander
• David Bentley

Seminal works

• venter-2001
• ihgsc-2001-wgs
• bentley-2008

Frequently asked questions

전장 유전체 시퀀싱은 전 엑솜 시퀀싱과 어떻게 다릅니까?

전장 유전체 시퀀싱은 비코딩 및 조절 영역을 포함하여 거의 전체 유전체를 판독하는 반면, 전 엑솜 시퀀싱은 유전체의 작은 부분인 단백질 코딩 부분(엑솜)만을 표적으로 합니다.

전장 유전체 시퀀싱에서 시퀀싱 깊이가 왜 중요합니까?

깊이(각 위치를 커버하는 판독 수)는 염기 호출 및 변이를 얼마나 확신 있게 만들 수 있는지를 결정합니다. 깊이가 높을수록 특히 저빈도 또는 이형접합 변이 감지에 대한 민감도와 정확도가 향상됩니다.