2025년, Nanopore-only 미생물 WGS 정확도의 전환점

Nanopore 단독 데이터만으로도 outbreak 분석이 가능한 시대

2025년은 Oxford Nanopore Technologies(ONT)가 미생물 전장유전체 분석(Whole Genome Sequencing, WGS) 분야에서 정확도 측면의 도약을 보여준 해로 평가됩니다.

 

과거에는 세균 유전체 분석에서 다음과 같은 조합이 필요하다는 인식이 강했습니다.

• Nanopore long-read
• Illumina short-read
• 또는 hybrid assembly

그러나 2025년 한 해 동안 발표된 다수의 연구들은, Nanopore 데이터만으로도(short-read 없이도) 임상 및 공중보건에 필요한 수준의 정확도와 해상도를 확보할 수 있음을 보여주었습니다. 

 

특히, 신속한 병원 내 감염(outbreak) 조사와 같은 응용 분야에서 그 가능성이 분명하게 확인되었습니다.

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정확도 향상의 배경

ONT 내부적으로는 2025년 동안 다음과 같은 부분에 집중해 왔습니다.

• 미생물 유전체에 특화된 새로운 basecalling 모델 훈련
• 세균 DNA modification 인식 능력 개선
• 수정염기(modified bases)를 고려한 머신러닝 모델 고도화

이러한 개선을 통해 기존 대비 유의미한 정확도 향상이 이루어졌습니다. 

그 결과, 최근 커뮤니티 연구들에서도 다음과 같은 평가가 이어지고 있습니다.

v4.3, v5.0, 그리고 Dorado polish에서 --bacteria 옵션을 사용한 v5.0을 적용할 경우, 다양한 세균 계통(bacterial families)에서 어셈블리 정확도가 향상됩니다. 자세한 내용은 Dorado polish 문서를 참고하시기 바랍니다. 이러한 세균 전용 polishing 모델은 EPI2ME의 bacterial genomes 및 clone validation 워크플로우에도 통합되어 있습니다.

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최근 연구들이 보여준 메시지

1. 임상 환경에서의 세균 동정

“ONT 시퀀싱의 향상된 정확도와 기존의 비용 및 분석상의 장점을 결합하면, 향후 임상 환경에서 세균 균주 특성 분석의 표준적인 방법이 될 것으로 보인다."
(Cottingham et al., medRxiv 2025)

→ ONT 데이터 단독으로도 병원균 동정 및 내성 유전자 분석에 충분한 정확도를 확보했다는 평가입니다.

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2. 실험실 내 재현성

“Short-read로 polishing을 수행한 후, 반복 실험 간 cgMLST 차이는 0, cgSNP는 0–1 SNP였다. 이러한 결과는 short-read를 사용하지 않고도 나노포어 데이터의 정확도가 크게 향상되었음을 보여준다.”
(Abdel-Glil et al., Microbial Genomics 2025)

→ 동일 실험실 내 반복 실험에서 SNP 차이가 거의 없음을 보여주며, short-read 없이도 높은 재현성을 확인했습니다.

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3. Outbreak 분석

“이 연구는 나노포어 단독(clonality 및 outbreak 분석)이 Illumina short-read 시퀀싱과 유사한 성능으로 수행될 수 있음을 보여주며, 병원 감염 관리에 중요한 기여를 할 것이다.”
(Vereecke et al., Journal of Clinical Microbiology 2025)

→ 감염 확산 추적(clonal outbreak analysis)에서도 short-read 수준에 근접한 성능이 보고되었습니다.

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4. Plasmid까지 포함한 완전한 어셈블리

“Autocycler와 Medaka polishing을 결합한 나노포어 long-read 단독 세균 유전체 어셈블리는 하이브리드 어셈블리와 동등하거나 더 완전할 수 있으며, plasmid를 포함한 고품질 유전체 데이터를 Enterobacterales 감시에 통합하는 데 실질적인 대안이 된다.”
 (Nagy et al., bioRxiv 2025)

→ long-read 단독 assembly가 hybrid assembly보다 더 완전한(plasmid 포함) 결과를 낼 수 있음을 보여주었습니다.

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단일 플랫폼의 의미

미생물 유전체 분석을 단일 플랫폼에서 일상적으로 수행할 수 있다는 것은 다음을 의미합니다.

• 비용 절감
• 결과 도출 시간 단축
• genome completeness와 accuracy 사이의 타협할 필요 없음

즉, “빠르지만 불완전한 데이터” 또는 “완전하지만 복잡한 분석” 중 하나를 선택해야 했던 구조에서 벗어나고 있다는 뜻입니다.

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실제 공중보건 적용 사례

2025년에는 Eurofins 및 CDC PulseNet과 같은 기관에서 실제 공중보건 적용 사례도 발표되었습니다.

Eurofins의 한 사례에서는 다음과 같은 결과가 보고되었습니다.

“Oxford Nanopore 시퀀싱을 활용한 Eurofins 통합 WGS 접근법을 도입한 결과, 기존 방식으로는 수 주가 걸릴 수 있었던 근본 원인 규명을 단 5일 만에 완료했다. 그 결과 글로벌 제품 리콜을 방지했고, 약 1,500만 달러의 손실을 막을 수 있었다.”
— Andrzej Benkowski, Eurofins Microbiology Laboratories

 

이 사례는 나노포어 기반 WGS가 단순한 연구 도구를 넘어, 실제 산업 및 공중보건 환경에서 경제적·실질적 영향을 미칠 수 있음을 보여줍니다. 출처: Foodborne pathogen surveillance with Oxford Nanopore sequencing

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Raw signal 데이터 공개의 중요성

또한 2025년에는 나노포어 원시 신호(raw signal, “squiggle” 데이터)를 함께 공개하려는 움직임이 확대되었습니다.

이러한 데이터는:

• 향후 더 발전된 모델로 재베이스콜링 가능
• 새로운 DNA modification 및 motif 탐지 가능
• 재현성 향상 및 장기 데이터 가치 확보

라는 장점을 가집니다.

“Squiggle 데이터는 우리가 이제 막 활용하기 시작한 정보의 보고다.”
(Dabernig-Heinz, Johanna, et al. (2025)

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2026년을 향해

2025년은 다음과 같은 변화를 분명히 보여준 해였습니다.

• Nanopore-only 미생물 WGS의 정확도 검증
• Outbreak 분석에서의 임상적 실용성 입증
• 비용 및 시간 측면에서의 경쟁력 확보
• Plasmid 포함 완전 유전체 어셈블리 가능성 제시

이제 2026년에는 더 많은 검증 연구와 함께, 일상적인 임상 적용 사례와 실질적인 임팩트를 가진 활용 사례들이 이어지기를 기대합니다.

 

Oxford Nanopore 시퀀싱이 전 세계 임상 미생물학, 공중보건, 그리고 유전체 연구 현장에서 더욱 폭넓고 강력하게 활용되는 한 해가 되기를 바랍니다.

https://www.linkedin.com/pulse/2025-year-microbial-genome-accuracy-aaron-pomerantz-phd-3kifc/