NGS(Next Generation Sequencing)

안녕하세요, 희귀질환 진단 기업 쓰리빌리언입니다.

NGS(Next Generation Sequencing)

NGS란 Next Generation Sequencing의 약자로, 차세대 염기서열분석이라고도 합니다.

기존에 사용되던 방식은 직접 염기서열분석법으로, 분석하고자 하는 부위를 PCR 증폭해야 해서 목표 범위가 넓어질 경우 많은 시간과 노력, 비용이 소모되어 낮은 효율성을 가지고 있었는데요. NGS 검사는 DNA 가닥을 각각 하나씩 분석함으로써 기존의 직접 염기서열분석법에 비해 매우 빠르고 저렴하게 염기서열이 가능하다는 장점이 있습니다.

NGS 검사의 종류 (임상적 응용)

1. 패널 검사 (Targeted Sequencing, Panels)

원하는 유전자 부위(일부 DNA 또는 RNA)를 선별해서 분석합니다.

다중 유전성 패널 검사의 경우, 여러 유전자가 원인이 되는 다양한 질환에서 진단율이 높아 비용 대비 효율성이 높습니다. 유전성 질환, 혈액종양, 암 질환 등에서 널리 활용되고 있습니다.

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2. 엑솜 검사, 전장 엑솜 염기서열분석 (Whole Exome sequencing, WES)​

전체 유전체 중 2만여 개에 달하는 유전자의 단백질을 코딩하는 엑손(exon) 부위를 분석하는 것으로 전체 유전체의 1% 정도입니다.

질환과 연관성이 알려진 대부분의 변이는 엑손 부위에 발생하기 때문에 소요 시간 및 분석 비용 대비 효과적인 방법입니다. 패널 검사의 경우 목표한 부위에 포함된 유전자 변이만 검출이 가능한데 반해 엑솜 검사에서는 예측하지 못했던 유전자 변이까지도 발견이 가능합니다.

3. 지놈 검사, 전장 유전체 염기서열분석 (Whole Genome Sequencing, WGS)

한 종의 유전 정보를 저장하는 유전체를 전부 분석합니다.

엑솜 검사에서는 엑손과 매우 인접한 부위의 인트론(intron)에 존재하는 변이까지만 검출이 가능해서 엑손과 멀리 떨어진 부위의 인트론과 조절 부위(regulatory region)에 있는 변이까지 알아보기 위해서는 지놈 검사가 필요해요.

엑솜 검사와 지놈 검사에서는 예상했던 유전자 이외에 다른 유전자에서 예기치 못하게 돌연변이를 발견할 수 있습니다. 그렇기에 환자가 가진 증상만으로 진단하기 어렵거나 원인 유전자가 다양하여 일반적인 패널 검사로 검사가 충분하지 못할 때 유용하게 사용됩니다.

그 외에도 아래와 같은 NGS 검사들이 있습니다.

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4. 단일염기다형성(SNP) 검출

5. 혈액기반 종양 검사 (Blood-based tummor diagnsotics)

6. 비침습적 산전검사 (Noninvasive Prenatal Testing, NIPT)

7. 인간백혈구항원 (Human Leukocyte Antigen, HLA)

8. 면역글로불린 유전자 재조합 (Immunoglobulin rearrangement)

9. RNA 시퀀싱 (RNA Sequencing)

10. DNA 메틸화 (Methylation)

11. 단일세포 시퀀싱 (Single Cell Sequencing)

NGS FAQ

1. 넓게 검사하면 무조건 좋은 게 아닌가요?

넓은 범위를 염기서열하면 진단율이 높은 반면, 현재까지의 기술로는 염기서열의 깊이(depth of coverage)가 상대적으로 낮으며 분석하는 유전자 수가 많아 의미가 불명확한 변이(VOUS)가 많이 검출되어 해석이 어려울 수 있어요.​

많은 연구실들에서는 이를 해결하기 위해 각자의 프로그램을 사용하고 있으며, 쓰리빌리언에서는 변이 해석 시스템 EVIDENCE와 AI 변이 병원성 예측기 3Cnet을 자체적으로 개발하여 빠르고 정확한 진단에 활용하고 있습니다.

2. 넓게 검사하는 만큼 더 비싼가요?

지금까지는 그래왔습니다. 상당 기간 목표 유전자를 선별하여 하는 패널 검사의 장점 중 하나는 저렴한 가격이었으며 그로 인해 전체 NGS 시장의 가장 많은 비중을 차지해왔습니다. 그러나 최근 유전체를 모두 확인하는 지놈 검사 비용의 급격한 하락으로 향후 몇 년 안에 이 추세는 역전될 것으로 예상되고 있어요.​

기술의 발전과 공급의 증가, 특허 만료 등의 이유로 NGS 검사 비용은 급속도로 낮아질 전망입니다. 올해 상용화 예정인 일루미나의 노바식X 시리즈 중 가장 최상위 제품의 경우 기존 NGS 장비 대비 2배 빠른 처리 속도와 최대 3배 높은 정확도를 가지고 있고 이를 통해 한 사람 전체 유전자 검사 비용이 약 200달러(30만원) 수준으로 떨어질 것이라고 발표했어요. 이조차 점진적으로 100달러까지 낮출 예정이라고 합니다.​

더 저렴한 가격에, 한 번에 모든 것을 확인할 수 있는 검사가 빠르게 임상으로 다가오고 있다고 이야기 할 수 있겠습니다.