Oxford Nanopore 시퀀싱 기반 유전체 구조 변이 해석

Oxford Nanopore 시퀀싱 기반 유전체 구조 변이 해석

유전체 내에서 구조 변이(Structural Variants, SVs)나 반복서열 확장(Repeat Expansion)은 여러 유전 질환의 핵심 원인이 됩니다. 하지만 SMN1/SMN2, CYP21A2 같은 유전자는 유사 paralog(상동 유전자)가 많아 기존 기술로는 구별이 어렵습니다. Oxford Nanopore의 장편 시퀀싱(long-read) 기술은 이러한 복잡한 유전자 구간도 정확히 분리 및 해석할 수 있어 임상적 가치가 매우 높습니다.

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1. 유사 유전자의 복사수(CNV), 어떻게 구별하나?

• SMN1과 SMN2는 구조적으로 매우 유사하지만 복사수 차이가 척수성 근위축증(SMA) 진단의 핵심입니다.
• Whatsapp 분석툴과 나노포어 리드의 phasing 정보를 활용해
  → 각 유전자에 속하는 리드를 정밀하게 구분
  → read count 또는 조립 기반 분석을 통해 정확한 복사수 계산 가능
• 정렬부터 시각화, CNV 산출까지 end-to-end로 구현 가능

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2. 반복서열 확장: FMR1, HTT, RFC1 유전자를 예로 반복서열은 길이나 모티프 구조에 따라 질병과 관련될 수 있습니다.

• FMR1 (Fragile X), HTT (Huntington disease)
  → 반복 횟수에 따라 정상 / pre-mutation / 병적 범주로 분류
  → Oxford Nanopore는 긴 반복도 한 번에 시퀀싱 가능하므로, 정확한 repeat 길이 측정 가능
• RFC1 유전자 (Alu 요소)
  → 반복 모티프가 바뀌는 motif switching 현상 분석 가능
  → AAGGG → ACAGG 같은 패턴 전환도 탐지됨

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3. Oxford Nanopore의 강점은?

기존 기술	Oxford Nanopore
짧은 리드로 paralog 구별 어려움	긴 리드로 유사 유전자도 구분 가능
반복서열 길이 추정만 가능	실제 반복 전체 시퀀싱 가능
motif 구조 파악 불가	motif 변화까지 식별 가능
bisulfite 처리 필요	Native DNA 직접 분석 가능

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결론

복잡 유전자 구조, 유사 paralog, 반복서열 등 기존 기술이 놓치기 쉬운 영역도 Oxford Nanopore 시퀀싱은 단일 리드 기반의 정밀 해석이 가능합니다. 유전 질환 진단, 유전적 리스크 분석, 희귀질환 연구 등 임상적 해석 정확도를 한 단계 끌어올릴 수 있는 핵심 기술로 주목받고 있습니다.