Technology Trend
소개
혁신적인 바이오인포매틱스(bioinformatics, 생명정보학) 기술을 적용하여 방대한 양의 NGS 데이터의 2차 분석은 가능해졌지만, 여전히 많은 랩에서 유전자 변이를 해석하여 생물학적으로 관련이 있는 정보를 추출하는 작업이 포함된 3차 분석으로의 확장에 어려움을 겪고 있습니다. 게다가 연구자들은 종양학 연구를 통해 확인된 변이와 임상 정보 간의 연관성(예: 선택 가능한 치료 옵션 및 관련 임상 시험)을 찾고 최신 가이드라인 및 의약품 허가 사항을 파악하기 위해 다양한 지식 소스의 정보를 추적해야 합니다. 이는 랩 담당자들의 부담을 가중시킬 뿐만 아니라 변이 해석을 장시간이 소요되는 수동적인 작업으로 만들어, 유전체 또는 기타 포괄적인 assay 데이터를 분석하는 데 샘플당 최장 7시간이 소요될 수 있는 여러 반복적인 단계를 거쳐야 할 수 있습니다.1
1Illumina Connected Insights는 랩에서 자체적인 NGS assay를 수행하거나 기존의 워크플로우를 확장하고자 할 때 이와 같은 데이터 해석 병목 현상의 해결에 도움이 됩니다. 이 클라우드 기반의 맞춤형 플랫폼은 데이터 업로드부터 보고서 생성까지 아우르는 3차 분석을 지원하고 수작업의 자동화로 사용자 경험을 간소화해 줍니다. Connected Insights는 연구자가 애플리케이션 프로그래밍 인터페이스(application programing interface, API) 기반의 콜(call)을 통해 필터링 및 보고서 생성에 45개가 넘는 지식 소스의 변이 정보를 사용할 수 있도록 지원합니다. Connected Insights의 기능은 연구자가 적은 시간과 노력을 들여 유전체 데이터에서 생물학적 정보를 얻고 일반적인 사용자 정의 해석 수행 시 효율성을 크게 높일 수 있도록 설계되었습니다(표 1).
또한 Connected Insights는 여러 애플리케이션과 관심 분야에 활용이 가능합니다. Connected Insights는 체세포(somatic) 종양 연구 시 조직 또는 액체 생검(liquid biopsy)을 이용한 고형암의 포괄적인 유전체 프로파일링(comprehensive genomic profiling, CGP), 혈액암(hematological malignancy) 검사 등 광범위한 종양 연구용 assay에 필요한 데이터의 사용을 지원하도록 설정할 수 있습니다. 이 소프트웨어는 단일 염기서열 변이(single nucleotide variant, SNV), 삽입/결실(insertion/deletion, Indel), 유전자 융합(gene fusion), 구조적 변이(structural variation, SV) 등과 같이 DNA 및 RNA 종양 샘플에서 자주 식별되는 변이를 지원하고, 상동 재조합 결핍(homologous recombination deficiency, HRD)을 확인하기 위한 종양 변이 부담(tumor mutational burden, TMB), 현미부수체 불안정성(microsatellite instability, MSI), 유전체 불안정성 스코어(genomic instability score, GIS)와 같은 전장 유전체 바이오마커에 대한 사용자 해석 기능을 제공합니다. Connected Insights는 종양학 연구 및 기타 질병 연구 중 다른 응용 분야로 연구를 확대하는 경우를 고려하여 미래에도 활용이 가능한 프레임워크를 채택하였습니다.
기능 | 사양 |
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플랫폼 호환성 | 다양한 NGS 기기와 함께 사용 가능 |
데이터 형식 호환성 | DRAGEN 소프트웨어 또는 원활한 데이터 흐름을 제공하는 기타 2차 분석 솔루션으로 생성한 VCF 파일 |
Assay 호환성 | VCF 파일을 생성하는 다양한 종류의 DNA 또는 RNA assay에 활용 가능. 고형암 검사, 액체 생검, 혈액암 검사, 패널, 전장 엑솜 시퀀싱(whole-exome sequencing, WES), 전장 유전체 시퀀싱(whole-genome sequencing, WGS) 지원. |
변이 클래스 | 작은 변이(SNV, Indel), 유전자 복제수 변이(copy number variation, CNV), SV, 유전자 융합, 스플라이스(splice) 부위 변이 |
전체 고형암 바이오마커 | TMB, MSI, HRD(GIS) |
외부 지식 소스 | Clinical Knowledgebase (The Jackson Lab), COSMIC, ClinVar 등 45개가 넘는 지식 소스 |
포괄적인 필터링 | 변이 빈도, Q-Score(quality score, 품질 점수), 리드 뎁스(read depth), 변이 유형, 기능적 영향, 임상 정보 등 |
검사 정의 | 편리한 재사용 및 자동화를 위한 주요 검사 파라미터(예: 변이 필터, 보고서 템플릿)의 프리셋 지원 |
변이 큐레이션 및 보관 | 향후 용이한 사용을 위한 랩의 변이 해석 데이터 자동 저장 |
맞춤 보고 기능 | 다양한 질병 연구 분야에 최적화할 수 있는 맞춤 보고서 생성 |
이 소프트웨어는 기존 NGS 워크플로우(그림 1)와 통합하거나 이를 확장해 주므로 랩에서 표준화된 사용자 정의 워크플로우를 구현해 신속하게 질병 관련 변이를 해석하고 결과를 구조화된 형식으로 요약한 보고서를 생성할 수 있습니다. 랩은 Connected Insights를 통해 전문가의 큐레이션(curation)을 거친 해당 지역의 의약품 라벨, 가이드라인, 임상 시험 및 동료 심사를 받은 논문을 포함하는 외부 지식 소스 네트워크에 직접 액세스할 수 있습니다. Connected Insights는 NGS 워크플로우의 마지막 단계에 사용됩니다. 랩은 Connected Insights로 현재 3차 분석 절차를 간소화하고 앞으로 운영 규모를 확대해 볼 수 있습니다.
간소화된 운영 여러 기능을 통해 해석 워크플로우와 랩 운영을 간소화하고 최적화할 수 있습니다. Connected Insights는 assay에 관한 지식 없이도 다양한 애플리케이션에 적용할 수 있으며 안전한 클라우드 솔루션으로도 제공이 됩니다. Connected Insights에는 DRAGEN™ 2차 분석을 통해 생성되는 VCF(variant call format) 파일이 호환됩니다. DRAGEN 2차 분석은 Illumina NGS 시스템 기기 내에서나 DRAGEN 서버에서 온프레미스(on-premise)로 실행하거나 Illumina Connected Analytics 내 클라우드에서 사용할 수 있습니다. 이 소프트웨어는 그 밖의 다양한 2차 분석 솔루션과도 호환이 되므로 랩에서 신속하게 도입하여 기존 워크플로우에 통합할 수 있습니다.
그림 1
NGS 워크플로우를 확장해 주는 Connected Insights - NGS 워크플로우에 통합하거나 이를 확장하여
다양한 애플리케이션과 관심 분야에 걸쳐 변이 해석과 보고서 생성이 가능한 소프트웨어
포괄적인 지식 베이스 옵션이 한 자리에 랩은 Connected Insights로 API를 연결하여 유전체 변이의 연구에 유용한 생물학적, 임상적 관련이 있는 정보를 제공하는 45개가 넘는 외부 지식 소스 네트워크에 직접 액세스할 수 있습니다. 이러한 지식 소스에는 The Jackson Lab(JAX CKB)의 Clinical Knowledgebase, COSMIC, ClinVar, Online Mendelian Inheritance in Man(OMIM) 카탈로그, 변이 빈도 소스, 기능적 영향 리소스, 정기적으로 업데이트되는 기타 데이터베이스 등이 있습니다(표 1). Connected Insights는 여러 지식 소스의 정보를 하나의 허브(hub)에 취합하므로 연구자가 다양한 온라인 리소스에서 변이 정보를 수동으로 검색할 필요가 없어 해석 절차가 간소화되고 시간이 절약됩니다. 연구자는 원하는 지식 소스를 선택하고 특정 변이와 관련해 취합된 콘텐츠를 확인하고, 논문 ID, 가이드라인, 기타 근거 등 변이 연관성에 대한 심층적인 정보를 살펴볼 수 있습니다. 이 소프트웨어는 관련성이 있는 정보를 담은 표준화된 간결한 보고서 템플릿을 자동 생성할 수 있습니다.
랩에 최적화된 큐레이션
Connected Insights는 이전에 랩에서 해석했던 변이에 관한 정보와 이러한 변이의 이전 보고서 반영 여부를 포함하는 큐레이션을 거친 랩의 데이터를 보관할 수 있는 맞춤형 사설 저장소(private repository)인 My Knowledge Base라는 기능을 제공합니다. My Knowledge Base는 Connected Insights에서 전반적으로 이미 결정된 사항에 대해 알리고 보고서를 자동 생성하는 데 사용됩니다. 큐레이션을 거친 랩의 데이터와 축적되어 있는 확장되는 지식을 효과적으로 결합하면 해석 및 큐레이션의 부담이 줄어 효율성이 더욱더 향상될 수 있습니다(그림 2). 연구자는 다음과 같이 My Knowledge Base를 활용해 볼 수 있습니다.
• Connected Insights 도입 시 랩의 이전 변이 해석 데이터 업로드
• 랩 또는 외부 지식 소스에서 생성한 변이 기록 복제 및 편집
• 원하는 종양학 계층화 프레임워크(완전 맞춤형 프레임워크 포함) 사용
• 발암성 해석 시 생물학적 분류 사용
• 전장 유전체 바이오마커(TMB, MSI, GIS) 해석
• 보고서 등 이전에 사용한 변이의 요약 내용 확인
그림 2
Connected Insights의 최적화된 큐레이션 - 큐레이션을 거친 랩의 데이터 저장소는 향후 다른 케이스에서 지식 소스로 활용이 가능하여,
해석 및 큐레이션의 부담을 줄여주고 효율성을 한층 더 높여줄 수 있음.
간결한 맞춤 보고서 Connected Insights의 강력하고 유연한 보고서 생성 기능은 변이 보고를 한층 더 명확하고 간결하게 해 줍니다. 연구자는 이 소프트웨어로 보고서에 포함하고자 하는 변이를 선택한 후 본인의 해석, 레퍼런스, 기타 의견을 함께 추가해 보고서 섹션을 작성할 수 있습니다. 또한 Connected Insights는 보고서의 요약 및 미리 보기 기능을 제공하며, 랩 책임자가 간편하게 서명할 수 있도록 해 줍니다. 연구자는 기본적인 보고서 템플릿을 사용하거나 다양한 맞춤화된 템플릿을 생성해 저장할 수 있습니다. 보고서 이름 및 로고의 변경 외에도 샘플 및 피험자 정보 표시의 변경, 보고서 섹션의 제거 및 업데이트, 다른 언어로의 번역, 기타 변경 등 다양한 맞춤 설정이 가능합니다. 연구자는 이 유연한 시스템으로 보고서를 맞춤화하고 특정 랩이나 질병 연구 분야에 요구되는 사항을 보고서에 반영할 수 있습니다. 보고서는 PDF 또는 JSON 형식으로 내보낼 수 있습니다(그림 3).
그림 3
Connected Insights의 간결한 맞춤 보고서 - Connected Insights의 강력하고 유연한 보고 기능은 사전 구성된 템플릿을 통한 명확하고 간결한 변이해석 보고를 지원함.
[References]
[1] Austin-Tse CA, Jobanputra V, Perry DL, et al. Best practices for the interpretation and reporting of clinical whole genome sequencing. NPJ Genom Med . 2022;7:27. doi.org/10.1038/s41525-022-00295-z.