A Good NGS Panel Starts with a Good Probe: Celemics’ Probe Design Principles
타겟 시퀀싱(Targeted Sequencing) 패널의 성능은 결국 프로브 하나하나의 설계에서 결정됩니다. 아무리 정교한 실험 프로토콜을 갖추고 있어도, 프로브가 표적 영역을 제대로 포착하지 못하거나 균일하지 않은 커버리지를 만들어낸다면 그 데이터는 신뢰하기 어렵습니다. 셀레믹스는 이런 문제를 해결하기 위해 프로브의 소재 선택부터 검증 방식, 그리고 결과를 다루는 태도에 이르기까지 일관된 원칙을 가지고 패널을 설계합니다.
RNA 프로브(Probes)를 선택하는 이유
셀레믹스는 하이브리드 캡처(hybrid capture) 방식의 프로브로 RNA를 채택하고 있습니다. RNA-DNA 하이브리드는 DNA-DNA 하이브리드보다 결합 안정성(Tm)이 높기 때문에, 캡처 이후 세척(wash) 과정에서 더 높은 엄격도(stringency)를 적용할 수 있습니다. 이는 곧 비특이적으로 붙은 non-target 서열을 효과적으로 제거하면서도 원하는 표적 서열은 안정적으로 유지할 수 있다는 뜻이며, 결과적으로 온타겟(on-target) 비율과 특이도를 함께 높이는 데 유리하게 작용합니다.
2X Tiling: 프로브 간 상호 보완으로 전 영역을 커버
표적 영역 전체를 빈틈없이 포착하기 위해 셀레믹스는 2X tiling 방식을 적용합니다. 하나의 표적 영역에 대해 서로 다른 서열 조합을 가진 독립적인 프로브를 최소 2개 이상 겹치도록 배치함으로써, 특정 프로브가 GC 함량이나 서열 특이적 이차구조 등의 이유로 상대적으로 낮은 효율을 보이더라도 다른 프로브가 이를 보완할 수 있도록 설계하는 방식입니다. 이렇게 프로브 간 상호 보완 구조를 만들어두면 단일 프로브의 국소적인 성능 저하가 전체 커버리지의 공백으로 이어지는 것을 방지할 수 있습니다. 여기에 지금까지 다양한 커스텀 패널을 설계하고 실험해 온 과정에서 축적한 경험을 바탕으로, 특정 영역에 대해서는 프로브 간격이나 겹침 위치를 조정하는 디자인 노하우를 적용하고 있습니다.
프로브가 의도대로 작동하도록: 다양한 modification의 도입
프로브가 설계된 목적대로 정확하게 기능하기 위해서는 서열 정보만으로는 충분하지 않습니다. 프로브 자체의 안정성, 비특이적 결합 억제, 분해 저항성 등을 고려한 다양한 modification이 함께 적용되어야 합니다. 셀레믹스는 프로브가 실제 실험 환경에서 의도한 대로 표적에 결합하고 그 상태를 안정적으로 유지할 수 있도록, 설계 단계에서부터 이러한 modification들을 반영하고 있습니다.
실제 데이터를 근거로 한 프로브 리밸런싱
패널 설계에서 흔히 마주치는 함정은, 컴퓨터 시뮬레이션(in silico) 상의 예측으로 프로브 효율을 계산하는 것입니다. 하지만 실제 습식 실험(wet lab) 환경에서의 프로브 거동은 서열 특성, 이차구조, 인접 서열과의 상호작용 등 여러 변수의 영향을 받기 때문에 예측과 실측 사이에는 항상 간극이 존재할 수 있습니다.
셀레믹스는 실제 실험 결과를 고객에게 제공하여 현실적인 성능 수치를 확인할 수 있도록 하고, 필요한 경우 이를 바탕으로 리밸런싱을 수행합니다. 시뮬레이션 예측치가 아닌 실측 커버리지 데이터를 기준으로 상대적으로 낮은 효율을 보이는 영역의 프로브 농도를 조정함으로써, 실제 성능에 근거한 패널을 완성해 나갑니다.패널 설계에서 흔히 마주치는 함정은, 컴퓨터 시뮬레이션(in silico) 상의 예측으로 프로브 효율을 계산하는 것입니다.
하지만 실제 습식 실험(wet lab) 환경에서의 프로브 거동은 서열 특성, 이차구조, 인접 서열과의 상호작용 등 여러 변수의 영향을 받기 때문에 예측과 실측 사이에는 항상 간극이 존재할 수 있습니다. 셀레믹스는 실제 실험 결과를 고객에게 제공하여 현실적인 성능 수치를 확인할 수 있도록 하고, 필요한 경우 이를 바탕으로 리밸런싱을 수행합니다. 시뮬레이션 예측치가 아닌 실측 커버리지 데이터를 기준으로 상대적으로 낮은 효율을 보이는 영역의 프로브 농도를 조정함으로써, 실제 성능에 근거한 패널을 완성해 나갑니다.
투명한 패널 디자인 정책
열 특성상 캡처가 까다로운 hard-to-capture 영역은 어느 패널에나 존재할 수 있습니다. 이러한 영역을 디자인 단계에서부터 배제하는 방식을 택하면 보고되는 전체 성능 지표를 인위적으로 높일 수도 있습니다. 셀레믹스는 이러한 방식을 지양합니다.
고객이 요청한 표적 영역은 캡처가 까다롭더라도 최대한 패널에 포함시키는 것을 원칙으로 하며, 그 결과로 드러나는 실제 성능을 있는 그대로 전달합니다. 숫자를 보기 좋게 만들기 위해 표적 영역을 임의로 줄이는 대신, 고객이 필요로 하는 영역을 충실히 담아내고 그 성능을 투명하게 공유하는 것이 더 신뢰할 수 있는 패널을 만드는 길이라고 판단하기 때문입니다.
Summary
RNA 프로브라는 소재 선택, 2X tiling을 통한 구조적 커버리지 확보, 프로브 자체의 안정성을 높이는 modification, 그리고 실제 데이터에 기반한 리밸런싱까지의 모든 과정은 결국 하나의 목표를 향합니다. 바로 고객이 요청한 표적 영역을 있는 그대로, 빠짐없이, 신뢰할 수 있는 데이터로 확보하는 것입니다.
셀레믹스는 정직한 성능 지표를 전달하는 것을 원칙으로 하면서도, 그 안에서 최고 수준의 캡처 효율을 만들어내기 위한 설계와 개선을 계속해서 이어가고 있습니다
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