유전체 분석 분야에서는 반복 서열이 많아 기존 short-read sequencing으로 접근하기 어려운 이른바 ‘암흑 영역(dark regions)’의 변이를 규명하는 것이 오랫동안 과제로 남아있었습니다.^{1, 2} 일루미나의 TruPath™ Genome은 기존 NovaSeq™ X 시리즈와 DRAGEN™ Secondary Analysis에 근접성 리드 매핑(Proximity Mapped Read) 기술을 결합해, 별도의 long-read 장비 없이 이러한 한계를 극복할 수 있도록 설계된 전장유전체분석(WGS) 솔루션입니다.

TruPath™ Genome은 라이브러리 준비 과정을 약 10분 이내로 줄였으며, 생성된 데이터는 DRAGEN 알고리즘을 통해 분석됩니다. [그림1]의 정밀 메커니즘을 보면 동일 nano-well 내 DNA 분자들의 공간적 정보를 활용해 short-read간 연관성을 재구성함으로써 보다 정확한 변이 분석을 지원합니다.

그림 1
Proximity mapped read technology의 원리
(A) DNA가 인접한 여러 나노웰로 흘러들어가 원거리 유전체 정보의 생성에 필요한 근접성 정보의 활용을 가능케 함.
(B) DNA가 나노웰(회색 상자) 안의 트랜스포좀에 의해 포획되며, 여기에서 태그멘테이션과 클러스터 생성 과정을 거침

NIST HG002 벤치마킹 데이터에 따르면 TruPath™ Genome은 기존 short-read 분석으로 어려웠던 유전체 영역에 대한 해석 능력을 크게 향상시켰습니다. 특히 RHCE 유전자와 같은 복잡한 영역의 커버리지를 개선했으며, [그림 2]에서 볼 수 있듯이 50 bp 이상의 구조 변이(structural variant) 검출에서 고분자량(HMW) DNA 기준 94.0%의 재현율을 기록했습니다. 또한 phasing 정확도를 높여 hamming error를 약 4% 수준까지 낮췄으며, CYP2D6, SMN1/2를 포함한 15개 주요 동종 유전자(paralogous genes)의 변이 분석도 지원합니다.³

그림 2
SV 검출 성능을 높이는 TruPath Genome⁴

TruPath™ Genome은 기존 short-read sequencing의 높은 정확도를 유지하면서도 복잡한 유전체 영역과 구조 변이에 대한 분석 역량을 확장할 수 있는 새로운 접근법입니다.

기존 NovaSeq™ X 기반 워크플로우를 활용하면서 분석 범위를 확장할 수 있다는 점에서, long-read 도입을 검토중인 연구기관과 대규모 유전체 프로젝트를 수행하는 기관에서 관심을 받고 있습니다.