Technology Trend

하루 안에 결과 도출하는 전자동 NGS 시스템,
제넥서스 (Ion Torrent Genexus Integrated
Sequencer system)와 임상 연구 솔루션

Focus on Technology Trend
써모피셔사이언티픽

2020년 말 출시된 써모 피셔 사이언티픽 Ion Torrent Genexus (제넥서스) Integrated Sequencer은 2021년 출시된 핵산추출 기기 Genexus purification system과 함께 운용하면 핵산추출-농도 측정 및 희석-NGS 염기 서열 분석-임상 보고서의 E2E (End To End Solution) 솔루션이 단 2번의 터치, 20분 이내의 작업으로 신속하게 24시간 이내에 결과가 제공되는 최초의 전자동 NGS 시스템이다(Fig 1). 이를 통해 연구자들이 암, 유전질환, 생식의학 및 미생물 등의 연구에서 보다 신속하고 간편하게 NGS 실험 결과를 도출해 낼 수 있게 되었다.

Fig 1. Ion Torrent Genexus Purification System(좌)은 핵산 추출, 정제 및 정량을 자동화한다. 혈장 샘플 또는 FFPE 샘플의 용해물 등을 NGS 시스템에 곧바로 넣을 수 있는 샘플로 적합하게 준비시켜 준다. 제넥서스 (Ion Torrent Genexus Integrated Sequencer)(중)는 4개의 lane으로 나누어진 Ion GX5 chip(우)을 사용하여, 최대 4번의 run을 2주에 걸쳐 나누어 할 수 있는 경제적인 NGS 운용으로 1일 이내 NGS 결과 도출이 가능하다.

현재의 임상 NGS 검사의 트렌드는 신속하게 다양한 바이오마커(Biomarker) 기반으로 환자를 선별하여 최적의 치료 옵션을 제공하는 것이 주요한 목표이다. 실제 NGS 검사 현장에서는 샘플 QC, 담당자 교육, NGS 실험과 데이터 분석의 전문가 확보, NGS 실험에 필요한 최소 시료수 확보 등의 이유로 빠른 NGS 검사 결과를 얻는 과정에 과부하가 걸리는 상태가 자주 발생한다. 24시간 내에 원하는 NGS 결과를 특별한 교육 없이 최소의 인력으로 가능하게 하는 제넥서스가 지원된다면, 2주간 GX5 chip의 4개 lane과 잔존 시퀀싱 시약을 나누어 사용할 수 있으므로 최대 4번까지 나눌 수 있는 run 단위로 빠른 NGS 결과 도출과 실험 단가의 경제성까지 확보할 수 있다. 데이터 분석에는 추가 서버가 기본적으로 필요 없으나, 커스텀 연구에서는 필요하다면 추가 서버와 클라우드 서버를 활용한 별도의 분석으로 유연하게 연구를 진행할 수도 있다.

Fig 2. 제넥서스의 임상연구 Applications

써모 피셔 사이언티픽은 임상연구를 지원하는 application을 꾸준히 개발, 출시하고 있다(Fig 2). 올해 COVID-19 대응을 위해 SARS-CoV-2 전장 유전체의 변이 추적 검사에 활발히 사용된 SARSCoV-2 Insight Research Assay는 COVID-19 역학조사와 연구분야 등에서 활약했다. 제넥서스에서 최초로 출시된 Oncomine Myeloid Assay GX v2는 v1 패널과 비교해서 새롭게 7개의 유전자 추가, 높은 GC ratio로 검사가 어려웠던 CEBPA, ASXL1 등의 유전자들에 대한 프라이머 재디자인, 융합유전자 분석 타깃 증가 등으로, AML/MDS/MPN/CML/CMML/JMML 등의 주요 골수성 혈액 암의 포괄적 연구에 적합하다. Oncomine TCR Beta-LR Assay GX는 혈액 또는 급냉 조직 내 림프구의 TCR beta chain CDR1, 2, 3 영역에서 VDJ rearrangement 염기서열 분석으로 면역반응 림프구 군의 종류와 상대 분포 확인이 가능하고, T Cell의 다양성과 variable gene polymorphisms 식별 및 희귀 클론을 측정하도록 설계되었다. 그리고 고형암을 대상으로 하는 500개 이상 유전자의 변이와 융합 변이, TMB, MSI, HRD 분석까지 가능한 Oncomine Comprehensive Assay Plus GX의 출시가 임박했다. 액체 생검 분야에도 적용 가능한 Oncomine Precision Assay는 50개 유전자 타깃의 제넥서스에서만 출시된 패널인데, LOD 0.1% 수준의 변이와 융합 변이에 대해 솔루션으로 제공된다. 국내외에 이미 널리 알려진 Oncomine BRCA Research assay의 GX 버전은 BRCA1/2 유전자의 모든 엑손 영역과 엑손-인트론 스플라이싱 영역도 커버하는 패널이다. 그 밖에 유전성 질환 연구에 대해서는 ampliseq.com에서 커스텀 디자인이 가능한데, 유전자 리스트가 없더라도 각종 질환에 대해 추천되는 유전자들을 바탕으로 질환별 유전성 패널을 디자인할 수 있다. (주)셀레믹스에서 개발된 종합 호흡기 질환 바이러스 패널, 7000여 개 유전자를 분석하여 리포트를 제공하는 clinical exome panel, 전장 exome을 분석하는 exome panel은 제넥서스를 포함한 Ion Torrent 플랫폼에서도 적용 가능하다. 그 외 custom 디자인을 통한 AmpliSeq targeted RNA 분석 연구도 가능하며, PD-L1을 포함한 395개 유전자의 발현량을 통해 immune response에 관련한 target RNA expression를 분석하는 Oncomine Immune Response Research Assay와 human transcriptome을 분석하는 Ion AmpliSeq Transcriptome Human Gene Expression Kit도 사용하고, 전용 분석 소프트웨어 Affymetrix Transcriptome Analysis Console로 분석 가능하다.

그 외 전염성 질환 등을 포함한 다양한 미생물 분석에 대한 연구와 개발도 진행 중으로, AmpliSeq technology를 사용한 16S metagenome 분석, 항생제 내성 유전자 분석, 특정 병원균 동정도 Genexus 제넥서스에서 염기서열 분석하고 로컬/클라우드 서버에서의 2차 분석을 통해 연구할 수 있다.

참고로 Ion Torrent Genexus(연구목적제품)에 이어서 Ion Torrent Genexus Dx Integrated Sequencer는 22년 9월 식약처에서 의료기기로 승인받았다.
고객을 도와 세상을 건강하고, 깨끗하고, 안전하게 만든다는 기업이념을 가진 써모 피셔 사이언티픽의 노력은 앞으로도 쉽고 빠른 NGS 임상 연구를 지원하기 위한 제넥서스 Dx를 통해 계속될 것이다.

※ 본 제품은 연구 목적의 제품으로 의료기기에 해당하지 않습니다.
단, Genexus Dx Integrated Sequencer system (체외 수인 22-4428호)은 제외.

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