차세대 염기서열 결정장치 나노포어를 이용한 유전체 결정

• 차세대 염기서열 결정의 의미

Next-generation sequencing은 DNA 시퀀싱 기술의 혁신적인 발전을 이끌어 냈다. 이 기술은 고속 및 저비용으로 DNA 시퀀싱을 수행할 수 있도록 하여, 이전에는 어려웠던 대규모 유전체 분석, 유전체 편집, 진단, 치료 등의 응용분야에서 혁신을 이끌어내고 있다. 이전의 Sanger sequencing 기술에 비해 더욱 정확하고 빠르며 저렴한 Next-generation sequencing은 생명 과학 분야에서 급속한 진전을 이루고 있으며, 이제는 매우 복잡하고 거대한 유전체를 더욱 쉽게 분석할 수 있게 해주는 핵심 기술 중 하나이다. 이러한 기술은 연구자들이 암, 유전병, 감염병, 진화 및 생태학 분야에서 새로운 통찰력을 얻게 해주며, 의학 분야에서는 개인 맞춤형 치료의 발전을 가능케 한다.

• Nanopore 기술의 장점

차세대 시퀀싱 기술(Next-generation sequencing, NGS)의 대표적인 플랫폼은 Illumina와 Nanopore인데, 이 두 기술은 서로 다른 원리와 장단점을 갖고 있다. Illumina는 매우 정확한 짧은 리드(Read)를 생성하여, 오류율이 매우 낮고 빠른 속도로 대량의 데이터를 생성할 수 있다. 또한, Illumina 플랫폼은 상대적으로 저렴하며, 큰 데이터 세트를 처리하기에 용이하다. 이에 반해 비교적 최근에 개발된 기술인 Nanopore 플랫폼의 주요 장점은 실시간으로 긴 DNA 분자를 직접 시퀀싱할 수 있다는 것이고, 이는 빠른 시퀀싱 속도와 높은 유연성을 제공한다. 또한, Nanopore 시퀀싱은 분자 크기 제한이 거의 없으므로 긴 유전자, 전사체, 염색체 수준의 DNA 분석 등에 적합하다. 그러나 Nanopore는 긴 시퀀스에서 비교적 높은 오류를 갖는다. 또한 개별 실험실 수준에서의 운영이 가능하여 NGS에 대한 이해를 위한 학생교육에 적합하다.

• 교육 목표

생물학 전 분야에 지대한 영향을 미치고 있는 차세대 염기서열 분석 기술에 대하여 학생들이 직접 접할 수 있는 기회를 마련해 주고, 특히 최신 기술인 Nanopore 기술을 이용하여 데이터를 직접 생산하는 과정을 경험하게 하고자 한다. 이를 위하여 1) High Molecular Weight DNA 추출방법 실습, 2) Nanopore sequencing reaction, 3) Nanopore data 분석의 과정을 실습한다.

2023년 여름방학 중 실시

주차별 주제	강사	날자	시간	내용	참가 학생수
High-molecular weight DNA 추출	김상태	7월 6일 (목)	9:00~12:00	- DNA 추출 이론 강의 - DNA 추출 1단계	10
			13:00~16:00	- DNA 추출 2단계	10
		7월 7일 (금)	9:00~12:00	- 전기영동 및 Qubit 정량 - Nanopore 이론 강의 - 길이측정 분석의뢰	10
Nanopore running	JCBIO	8월 3일 (목)	9:00~12:00	- 라이브러리 작성 실습	10
			13:00~16:00	- Nanopore running	10
		8월 17일 (목)	9:00~12:00	- 결과 생성 및 결과 분석	10