NGS 기반 병원체 검출과 유전체 분석
실제 샘플 한계부터 확장 가능한 연구 적용까지
병원체 유전체 분석이 중요한 이유
최근 감염병 연구는 단순 검출을 넘어, 병원체의 진화, 전파, 유전체 변이를 실시간으로 이해하는 방향으로 발전하고 있습니다. 이러한 변화로 인해 병원체 유전체 분석은 다음과 같은 영역에서 핵심 기술로 자리 잡고 있습니다:
- 감염병 대응 및 outbreak 분석(outbreak response)
- 변이 추적 및 진화 연구(variant tracking)
- 백신 및 치료제 개발(vaccine and therapeutic development)
- 공중보건 기반 분석(public health monitoring)
NGS는 이러한 요구를 충족시키는 고해상도 유전체 데이터를 제공하며, 단순 검출을 넘어 보다 정밀한 분석을 가능하게 합니다.
실제 샘플 환경에서의 한계
NGS 기술이 발전했음에도 불구하고, 실제 샘플은 다양한 제약을 가지고 있습니다.
- High Host Background
숙주 유래 DNA가 시퀀싱 리드에서 높은 비율을 차지하여 병원체 서열의 비중을 감소시킵니다. 그 결과, 시퀀싱 효율은 저하되고 비용은 증가할 수 있습니다. - Genetic Diversity and Emerging Variants
병원체는 빠르게 진화하며 돌연변이를 축적하고, 이는 프라이머 결합 및 검출 정확도에 영향을 줄 수 있습니다. 이로 인해 기존 PCR 기반 방법에서는 변이를 놓치거나 민감도가 저하될 수 있습니다. - Co-infection Complexity
하나의 샘플에 여러 병원체가 동시에 존재할 수 있으며, 이로 인해 검출 및 결과 해석이 더욱 복잡해질 수 있습니다.
Target Enrichment 기반 접근의 필요성
이러한 문제를 해결하기 위해 Target Enrichment 기반 NGS가 효과적인 대안이 됩니다.
- High Sensitivity in Challenging Samples
숙주 유래 DNA가 많은 환경이나 샘플 상태가 저하된 경우에도, Low Viral Load(Ct > 30)에서의 검출이 가능합니다. - Detection Across Variants and Multiple Pathogens
다양한 병원체 및 변이를 대상으로, 동시 다중 타겟 분석을 통한 검출을 지원합니다. - Efficient and Cost-Effective Sequencing
숙주 유래 리드를 최소화하고 병원체 신호를 강화하여,
시퀀싱 효율을 높이고 비용 효율적인 분석이 가능합니다. - End-to-End Workflow Integration
라이브러리 준비부터 자동화된 바이오인포매틱스 분석까지,
재현성과 사용 편의성을 고려한 워크플로우를 제공합니다.
[실제 임상 환경에서 검증된 성능: Detect Pathogen with High Sensitivity at Low Viral Load]
높은 Ct 값에서도 유지되는 유전체 커버리지: Ct < 30 구간에서 높은 유전체 커버리지를 유지하며,
Ct < 35 범위에서도 다양한 바이러스 타겟에 대해 안정적인 커버리지를 확보합니다. 이를 통해 낮은 바이럴 로드(Ct > 30)를 가진 임상 샘플에서도 신뢰성 있는 검출이 가능합니다.
기존 및 고객 연구에 맞춘 패널 확장성
기존 Ready-to-use 패널뿐만 아니라, 맞춤형 패널 개발을 통해 신종 및 지속적으로 변화하는 병원체까지 신속하게 대응할 수 있습니다.
| Product Category | Panel Name | Targets | Key Application |
|---|---|---|---|
| Syndromic Panels | Infectious Respiratory Syndrome Panel | 50 Targets (Virus 27, Bacteria 19, Fungi 4) | Pneumonia, URI/LRI |
| Hemorrhagic Fever Syndrome Panel | 37 Targets (Virus 22, Bacteria 15) | Hemorrhagic Fever | |
| Rash with Fever Syndrome Panel | 32 Targets (Virus 16, Bacteria 16) | Rash with fever | |
| Diarrhea Syndrome Panel | 34 Targets (Virus 11, Bacteria 18, Fungi 5) | Foodborne illness, Outbreaks | |
| CRV Panel | Comprehensive Respiratory Virus Panel | 9 Types / 39 Strains | Variant tracking, Novel strain discovery |
| Amplicon Panels | Influenza / RSV / HMPV Panels | Key Respiratory Viruses | High-throughput screening, Surveillance |
Key Surveillance Applications
NGS 기반 병원체 분석은 순환 중인 병원체에 대한 정확한 검출과 유전체 특성 분석을 가능하게 하여 공중보건 모니터링 및 outbreak 대응을 지원합니다. 셀레믹스는 정부 및 공공보건 기관과의 협력을 통해 다양한 병원체 및 샘플 유형에 대한 실제 surveillance경험을 축적해왔습니다.
- 국가 방위 병원체 감시(National Defense Pathogen Surveillance): 국가 생물안보 프로그램과 관련된 고위험 병원체를 모니터링합니다.
(ex) Bacillus anthracis / Yersinia pestis / Vibrio cholerae / Shigella spp. / Salmonella Typhi / Yellow fever virus / Hantaan orthohantavirus / Variola virus - 공중보건 병원체 모니터링(Public Health Pathogen Monitoring): outbreak 조사 및 감염병 모니터링을 위한 병원체 유전체 분석을 수행합니다.
(ex) SARS-CoV-2 / Influenza A/B viruses / Respiratory syncytial virus (RSV) / Human parainfluenza virus / Human adenovirus / MERS coronavirus
셀레믹스의 Pathogen NGS Solutions
셀레믹스는 병원체 분석을 위한 다양한 패널 포트폴리오를 제공하며, 기성 키트부터 완전 맞춤형 솔루션까지 폭넓게 지원합니다.
이를 통해 연구자는 다양한 연구 목적과 샘플 조건에 맞춰 유연하게 워크플로우를 구성할 수 있습니다.