Concordance of Whole-Genome Long-Read Sequencing with Standard Clinical Testing for Prader-Willi and Angelman Syndromes
Angelman/Prader-Willi 증후군 진단을 위한 나노포어 기반 장독립 시퀀싱의 임상적 가능성
복잡한 임프린팅 질환 진단, LRS로 간소화
Angelman 증후군(AS)과 Prader-Willi 증후군(PWS)과 같은 임프린팅 장애의 분자 진단은 일반적으로 여러 단계를 거쳐야 하며, 시간과 비용이 많이 소요됩니다. 기존에는 메틸화 분석(MS-MLPA), 복제 수 변이(CNV), 구조 변이(SV), 단일 염기 변이(SNV) 등을 각각 별도로 검사해야 했고, 경우에 따라 부모 샘플이 없거나 변이가 적은 구간에서는 phasing이 어려워 명확한 진단이 불가능한 경우도 있었습니다.
LRS, 단일 데이터로 통합 분석 가능
이번 연구에서는 Oxford Nanopore의 PromethION을 사용하여 평균 36× 커버리지로 25명의 샘플을 장독립 시퀀싱(LRS)하였고, 이를 통해 CNV, SNV, 메틸화 패턴, 구조 변이를 한 번에 분석할 수 있는 진단 접근법을 검증했습니다. 특히 15q11.2–q13.1 영역과 UBE3A 유전자의 병원성 변이를 포함한 메틸화 상태를 단일 분석으로 평가할 수 있었습니다. 훈련을 받은 3명의 분석자가 사전 임상 정보를 알지 못한 상태에서 22개 샘플을 평가한 결과, 20건의 양성과 2건의 음성 대조군을 모두 정확히 진단했습니다.
임상 적용을 위한 실질적 이점
LRS는 단일 시퀀싱 데이터로 다양한 유형의 유전 변이를 통합적으로 평가할 수 있어, 진단 절차를 간소화하고 비용을 절감하며 결과 도출 시간을 단축할 수 있습니다. ONT 및 PacBio 플랫폼 모두 DNA 메틸화와 같은 수식 정보를 포함한 장독립 데이터를 생성할 수 있으며, 최근 분석 도구의 발전과 함께 임상 진단 분야에서의 활용 가능성이 빠르게 확대되고 있습니다.
방법
이 연구에서는 AS 또는 PWS로 임상 및 분자 진단을 받은 23명과 2명의 음성 대조군의 DNA를 분석했습니다. 각 샘플은 평균 34× 깊이로 시퀀싱되었으며, 베이스콜링, 정렬, 변이 호출, 유전자 주석 추가, CpG 섬의 메틸화 비율 분석 등의 과정을 거쳤습니다. 이후 각 샘플에 대해 CNV, SNV, 그리고 특정 CpG 사이트의 메틸화 패턴을 통합한 맞춤형 1페이지 보고서(custom one-page report)를 생성하였습니다.
결과
세 명의 분석가가 사전 정보 없이 22개 샘플을 평가한 결과, 20건의 양성 사례와 2건의 음성 대조군을 모두 정확하게 진단하는 데 성공했습니다. 이 결과는 LRS가 기존의 복잡한 임상 유전 진단을 단일 데이터로 대체할 수 있는 가능성을 보여주며, 높은 정확도와 효율성을 바탕으로 임상 실험실에서의 적용 가능성을 시사합니다.
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