복잡한 Host Background와 샘플 손상을 극복하는 바이러스 NGS 솔루션
병원체 유전체 분석의 과제: 높은 Host Background와 샘플 손상
임상, 동물 유래 및 환경 샘플에서 병원체를 분석할 때 가장 큰 어려움은 높은 Host Background와 샘플 손상입니다. 추출된 핵산의 99% 이상이 사람, 동물, 식물 또는 조류 등 숙주 유래 핵산인 경우가 많으며, 야생동물 검체나 하수와 같은 환경 샘플은 전처리 과정이나 환경적 요인으로 인해 핵산이 심하게 손상되어 있는 경우가 흔합니다.
이러한 조건에서는 일반적인 메타게놈 시퀀싱 수행 시 대부분의 시퀀싱 리소스가 Host Background에 사용되고, 낮은 품질의 샘플로 인해 바이러스 유전체를 충분히 확보하기 어려워 분석 효율이 크게 떨어질 수 있습니다. 이번 글에서는 셀레믹스의 Viral Target Capture 기술이 이러한 조건에서도 신뢰성 있는 결과를 제공하는 실제 검증 데이터를 소개합니다.
1. 미입(Adventitious) 바이러스의 고정밀 검출
Adventitious Virus?
Adventitious Virus는 바이오의약품 연구개발, 세포주 배양, 백신 제조 또는 동물 유래 원료 생산 과정에서 의도치 않게 유입되어 원료나 배양액을 오염시키는 외래 바이러스를 의미합니다. 이러한 잠재적 오염원을 정확하게 확인하고 제거하는 것은 제조 공정의 안전성과 최종 제품의 품질을 확보하는 데 매우 중요합니다.
왜 검출이 어려울까요?
- 예측 불가능성
어떤 바이러스가 언제, 어떤 경로로 유입되었는지 사전에 알 수 없기 때문에 특정 바이러스만을 대상으로 하는 PCR 또는 primer 기반 분석에는 한계가 있습니다. - 낮은 바이러스 농도와 높은 Host Background
바이러스는 극미량으로 존재하는 반면 대부분의 핵산은 숙주 유래이므로, 일반적인 메타게놈 시퀀싱에서는 바이러스 신호가 Host Background에 가려질 수 있습니다.
Celemics Solution
셀레믹스의 Pathogen Capture Panel은 높은 Host Background를 효과적으로 줄이고 목표 바이러스 유전체를 선택적으로 농축합니다. 이를 통해 낮은 바이러스 농도의 샘플에서도 전장 유전체 수준의 Coverage를 확보할 수 있습니다.
[Performance Data]
Classical Swine Fever Virus (CSFV), Japanese Encephalitis Virus (JEV), and Fowlpox Virus (FPV)가 포함된 검체를 이용해 성능을 평가한 결과, 대부분의 시퀀싱 Reads가 예상한 타깃 영역에 정확하게 매핑되는 것을 확인했습니다.
2. 열처리 및 High Ct 야생동물 유래 Influenza 샘플 분석
야생동물 유래 검체는 환경적 요인의 영향으로 유전자 증폭 성공률이 낮은 경우가 많습니다. 또한 검체를 다시 채취하기 어려운 경우가 많아, 연구자들은 극히 제한된 양의 검체로부터 최대한 많은 유전체 데이터를 확보해야 하는 기술적 과제에 직면해 있습니다.
Celemics Solution
셀레믹스는 고온 처리 후 동결건조를 거쳐 심하게 손상된 야생동물 유래 검체를 평가했습니다. 모든 검체에서 실시간 PCR(qPCR) Cycle Threshold(Ct) 값이 30을 초과했으며, 이는 바이러스 양이 매우 적고 유전체 손상이 심한 조건임을 의미합니다.
[Performance Data]
이처럼 품질이 극도로 저하된 조건에서도 셀레믹스는 제공받은 모든 검체에서 인플루엔자 A 바이러스를 성공적으로 검출했습니다. 패널의 높은 캡처 민감도를 기반으로 높은 Ct 값의 샘플에서도 타겟 바이러스 유전자를 효과적으로 분리했으며, IGV 매핑 데이터에서 그 성능을 시각적으로 확인했습니다.
3. 하수 환경 검체 내 조류 인플루엔자(Avian Influenza) H5의 분석
하수(Wastewater)를 포함한 환경 검체 기반의 감염병 모니터링은 바이러스의 추적과 확산 방지에 필수적입니다. 그러나 야외 환경 샘플은 사멸 및 부식 과정으로 인해 RNA Fragmentation이 매우 심각하게 진행되며, 유전체의 말단 서열 소실이 빈번하게 발생하는 한계가 있습니다.
Celemics Solution
조류 인플루엔자 H5 양성 반응을 보인 환경 하수 검체를 대상으로 분석을 진행했습니다. 말단 서열이 소실되기 쉬운 강한 fragmentation 조건과 복잡한 이물질 백그라운드 속에서도 셀레믹스의 정밀 프로브 디자인 및 타겟 인리치먼트 기술은 안정적인 캡처 퍼포먼스를 발휘했습니다.
[Performance Data]
분석 결과, 손상된 환경 검체 내에서도 Influenza H5 유전자를 완벽하게 검출 성공하였습니다. 소실 위험이 높은 말단 영역까지 균일한 시퀀싱 깊이(Depth)를 확보하였으며, 이를 통해 도출된 IGV 데이터를 기반으로 환경 모니터링 분야에서의 독보적인 현장 검증 능력을 입증했습니다.
Conclusion
동물 및 환경에서 채취한 실제 샘플들은 숙주 백그라운드가 매우 높을 뿐만 아니라, 고온 전처리나 자연 분해 등으로 인한 유전체 손상이 심각합니다. 셀레믹스의 타겟 캡처 기술은 높은 Ct값이나 심각한 RNA fragmentation 환경에서도 노이즈를 완벽히 제어하고 목표 병원체의 유전체 데이터를 정확하게 확보합니다.
일반적인 메타게놈 시퀀싱의 비효율성을 극복하고, Celemics의 검증된 솔루션을 통해 가축 질병 감시, 환경 모니터링 및 병원체 추적에 최적화된 결과를 확보할 수 있습니다.
Explore Celemics Viral Target Enrichment Solutions
숙주 백그라운드가 높거나, 심각한 RNA Fragmentation되었거나, 바이러스 양이 극히 적은 환경 또는 동물 유래 검체를 분석하고 계신가요?
셀레믹스는 환경 감시, 가축 질병 모니터링 및 외래성 바이러스 검출을 위한 바이러스 타깃 캡처 솔루션을 제공하며, 신뢰도 높은 전장 유전체 시퀀싱 성능을 지원합니다.
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