지난 몇 개월 동안 2019 신종 코로나바이러스는 지역 전파에서 글로벌 팬데믹으로 확산되었지만, 변한 것은 그 확산 범위만이 아닙니다. 바이러스성 게놈(Viral genomes)은 엄청난 속도의 돌연변이 축적을 보이며, 특히 신종 코로나바이러스와 같은 RNA 바이러스인 경우 더욱 그러합니다. 새로운 감염을 일으킬 때마다 바이러스성 게놈에 미세한 변이가 동반될 수 있음을 의미합니다.
이러한 돌연변이는 난제와 기회를 동시에 제공할 수 있습니다. 바이러스 돌연변이를 식별하고 이를 지역적 기원, 감염력, 증상 등과 연결시키는 작업을 통해 바이러스 전파 양상과 감염에서의 작용 양상을 더 잘 모델링할 수 있습니다. 예를 들어 게놈(genomes) 분석을 통해 뉴욕 코로나바이러스의 대부분은 유럽에서 유래했음이 밝혀졌습니다. 또한 이런 분석은 특정 바이러스 스트레인(균주) 치료에 대한 잠재적 가이드를 제공합니다.
그러나 대부분의 바이러스 테스트 방법의 기초가 되는 정량적 PCR(qPCR) 기술 등의 방법들을 통해서는 이러한 정보를 알 수 없습니다. 그러면 어떻게 이런 정보를 얻을 수 있을까요?
병원체의 분자 지문과 차세대 유전자 시퀀싱
지난 10년간, 차세대 유전자 시퀀싱(NGS) 기술은 변방에서 중심 기술로 떠올랐습니다. qPCR이 DNA "덩어리"를 증폭시켜 물질의 크기 및/또는 양에 기초한 분석을 수행한다면, NGS는 DNA를 하나의 nucleotide 단위로 바로 읽어냅니다.
그러나 인체 시료 분석 시에는 인간의 DNA 중에서 바이러스 지놈의 작은 부분을 찾아내는 것이 모래 속에서 바늘 찾기만큼 어렵습니다. University of College London의 병원체 지노믹스 연구 팀장인 Judith Breuer 교수는 Agilent SureSelect 표적 농축 연구 기술을 이용해 바이러스 시퀀싱 방법을 개발하였습니다. 연구자들은 인간 coronavirus sequence를 타겟으로 하는 프로브를 이용한 패널을 사용하여 인간 시료로부터 바이러스 시퀀스를 포착할 수 있었습니다.
연구자들은 그 후 NGS 시퀀스 데이터를 가지고 알려진 시퀀스("Reference sequence")와 비교하고, 바이러스 유전 정보 내의 돌연변이, insertions, deletions을 찾아냈습니다. Breuer 교수와 그의 동료 연구자들은 이 강력한 기술을 통해 임상 시료로부터 직접 병원체를 분석하는 획기적인 방법을 개발할 수 있었습니다.
연구자들에게 SARS-COV-2의 이해를 확장하기 위한 새로운 도구 제공
지난 10년간 Breuer 교수는 병원체 연구 분야 뿐 아니라 감염 질병 연구에서의 SureSelect 기술 적용 면에서도 소중한 기여를 해왔습니다. 유연한 고성능 SureSelect 플랫폼 기술의 강점을 활용해 우리는 Breuer 박사와의 협력으로 20개 병원체의 NGS 패널을 Agilent Community Design Program의 일부로서 발표하였습니다.
코로나19 팬데믹에 대한 대응으로 Breuer 교수의 연구팀은 환자가 집중된 영국 병원들을 대상으로 coronavirus sequence 연구를 수행하는 SureSelect 패널을 설계하였습니다. 영국의 감염 질병 연구에서 선도적인 과학자 중 한 명인 Breuer 교수는 지난달 코로나19 Genomics UK 컨소시엄의 멤버가 되었습니다.