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NGS ๋ฐ์ดํ„ฐ ๋ถ„์„์„ ์œ„ํ•œ ์†”๋ฃจ์…˜ : CLC Genomics Workbench

2022. 8. 9. 09:49

CLC Genomics Workbench

๐Ÿ’ก์ƒ๋ฌผํ•™ ์—ฐ๊ตฌ์ž๊ฐ€ CLC Genomics Workbench๋ฅผ ์‚ฌ์šฉํ•ด์•ผ ํ•˜๋Š” 6๊ฐ€์ง€ ์ด์œ 

1. ๋ˆ„๊ตฌ๋ผ๋„ ์‰ฝ๊ฒŒ ์‚ฌ์šฉํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋Š” ์‚ฌ์šฉ์ž ์นœํ™”์ ์ธ ์ธํ„ฐํŽ˜์ด์Šค

2. SIMD ๊ธฐ์ˆ ์„ ์ ์šฉํ•œ ์ดˆ๊ณ ์† NGS ๋ฐ์ดํ„ฐ ๋ถ„์„

3. NGS ์‘์šฉ ์—ฐ๊ตฌ ๋ถ„์•ผ ๋ถ„์„ ์ˆ˜ํ–‰

4. ๋‹ค์–‘ํ•œ NGS ํฌ๋งท ์ง€์› (Sanger, Illumina, Ion Torrent, Helicos, PacBio, Roche ๋“ฑ)

5. CLC Main Workbench์˜ ๊ธฐ๋Šฅ์„ ํฌํ•จํ•œ ์†”๋ฃจ์…˜

6. ์ถ”๊ฐ€์ ์ธ ํ”„๋ฆฌ๋ฏธ์—„ ๋ชจ๋“ˆ์„ ํ†ตํ•œ metagenome ๋“ฑ์˜ ๋ถ„์„ ํ™•์žฅ


DNA์˜ ์—ผ๊ธฐ์„œ์—ด์—๋Š” ์ƒ๋ฌผ์˜ ํ˜•์งˆ์„ ํฌํ•จํ•˜๋Š” ๋‹ค์–‘ํ•œ ์œ ์ „์  ์ •๋ณด๊ฐ€ ์ €์žฅ๋˜์–ด์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค. ๋”ฐ๋ผ์„œ, ์—ผ๊ธฐ์„œ์—ด์„ ๋ถ„์„ํ•˜๋Š” ๊ฒƒ์€ ๋‹ค์–‘ํ•œ ์ƒ๋ฌผํ•™์  ํ˜„์ƒ์„ ๋ฐํ˜€๋‚ด๋Š” ๋ฐ์— ์ค‘์š”ํ•˜๊ฒŒ ์ž‘์šฉํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค.

์ตœ๊ทผ Illumina, PacBio, Nanopore ๋“ฑ๊ณผ ๊ฐ™์€ NGS ํ”Œ๋žซํผ๋“ค์„ ํ™œ์šฉํ•œ ์‹œํ€€์‹ฑ์„ ํ†ตํ•ด ๋Œ€์šฉ๋Ÿ‰ ์œ ์ „์ฒด ๋ฐ์ดํ„ฐ๊ฐ€ ๊ณ„์†ํ•ด์„œ ์ƒ์‚ฐ๋˜๊ณ  ์žˆ์œผ๋ฉฐ, ์ด๋Ÿฌํ•œ ๋ฐ์ดํ„ฐ๋ฅผ ๋‹ค๋ฃจ๋Š” ์ƒ๋ฌผ์ •๋ณด ๋ถ„์„ ๊ธฐ์ˆ ์€ ๋ฐ”์ด์˜ค ๋ถ„์•ผ ์ „๋ฐ˜์— ํ•„์ˆ˜๋ถˆ๊ฐ€๊ฒฐํ•œ ์š”์†Œ๊ฐ€ ๋˜์—ˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค.

 

๊ทธ๋Ÿฌ๋‚˜ NGS ๋ถ„์„์€ ๋Œ€์šฉ๋Ÿ‰์˜ ๋ฐ์ดํ„ฐ๋ฅผ ์ฒ˜๋ฆฌํ•ด์•ผ ํ•˜๋ฏ€๋กœ ์ปค๋งจ๋“œ๋ผ์ธ ๊ธฐ๋ฐ˜์˜ ํ™˜๊ฒฝ์—์„œ ๋ถ„์„์„ ๋งŽ์ด ์‹œ๋„ํ•˜๋Š”๋ฐ Linux ์šด์˜์ฒด์ œ ๋ฐ ํ”„๋กœ๊ทธ๋ž˜๋ฐ ์–ธ์–ด๋ฅผ ์Šต๋“ํ•ด์•ผ ํ•˜๋ฉฐ, ๋ฐ์ดํ„ฐ ์ „์ฒ˜๋ฆฌ ๊ณผ์ •์„ ๋น„๋กฏํ•˜์—ฌ ์˜คํ”ˆ ์†Œ์Šค๋ฅผ ํ™œ์šฉํ•œ ๋ถ„์„ ํŒŒ์ดํ”„๋ผ์ธ์„ ์ˆ˜ํ–‰ํ•˜๋Š” ๊ฒƒ์€ ์ผ๋ฐ˜์ ์ธ ์ƒ๋ฌผํ•™ ์—ฐ๊ตฌ์ž๋“ค์—๊ฒŒ๋Š” ๊ต‰์žฅํžˆ ์–ด๋ ค์šด ๋ฌธ์ œ์ž…๋‹ˆ๋‹ค.

 

์ด๋Ÿฌํ•œ ์ƒ๋ฌผํ•™ ์—ฐ๊ตฌ์ž๋“ค์˜ ๊ณ ๋ฏผ์„ ํ•ด๊ฒฐํ•ด์ค„ ๊ทธ๋ž˜ํ”ฝํ•œ ์ธํ„ฐํŽ˜์ด์Šค ํ™˜๊ฒฝ์„ ๊ฐ€์ง€๊ณ  ์žˆ์–ด ๋ˆ„๊ตฌ๋ผ๋„ ์‰ฝ๊ณ  ๊ฐ„ํŽธํ•˜๊ฒŒ NGS ๋ฐ์ดํ„ฐ ๋ถ„์„์„ ์ˆ˜ํ–‰ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค.

๋‹ค์–‘ํ•œ NGS ์žฅ๋น„์—์„œ ์ƒ์‚ฐ๋œ ๋ฐ์ดํ„ฐ๋“ค์ด ํ˜ธํ™˜๋˜๋ฉฐ Genomics, Transcriptomics, Epigenomics ์—ฐ๊ตฌ ๋ถ„์•ผ์˜ ๋ฐ์ดํ„ฐ ๋ถ„์„์„ ์ˆ˜ํ–‰ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋Š” Tool์„ ์ œ๊ณตํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค. NGS ๋ฐ์ดํ„ฐ๊ฐ€ ์•„๋‹ˆ๋”๋ผ๋„ Sanger ๋ฐ์ดํ„ฐ ๋ถ„์„, Alignment, Tree ๋ถ„์„์„ ํฌํ•จํ•œ ์•„๋ฏธ๋…ธ์‚ฐ, RNA ๊ตฌ์กฐ ๋ฐ ์„œ์—ด๋ถ„์„๊นŒ์ง€ ๊ธฐ๋ณธ์ ์ธ ๋ถ„์ž์ƒ๋ฌผํ•™ ์—ฐ๊ตฌ์‹ค์—์„œ ์ˆ˜ํ–‰ํ•˜๋Š” Tool๋„ ํฌํ•จํ•˜๊ณ  ์žˆ์œผ๋ฉฐ, Heat map, Venn diagram, Genome Browser์™€ ๊ฐ™์€ ์‹œ๊ฐํ™” ๋œ Figure๋ฅผ ๋งŒ๋“ค ์ˆ˜ ์žˆ๋„๋ก ์„ค๊ณ„๋œ ์†”๋ฃจ์…˜ CLC Genomics Workbench๋ฅผ ์†Œ๊ฐœํ•ด ๋“œ๋ฆด๊ฒŒ์š”! 

 

CLC Genomics Workbench๋ฅผ ํ™œ์šฉํ•œ ๋ฐ์ดํ„ฐ ๋ถ„์„ ์˜ˆ์‹œ
(Genomics / Transcriptomics / Epigenomics / Molecular Biology)

 

1. Genomics

(De novo assembly / Reference assembly / Variant detection)

Genomics

NGS ๋ฉ€ํ‹ฐ ํฌ๋งท ๋ฐ์ดํ„ฐ์˜ hybrid assembly๋ฅผ ์ง€์›ํ•˜์—ฌ de novo assembly ๋ถ„์„์ด ๊ฐ€๋Šฅํ•˜๋ฉฐ, resequencing์„ ํ†ตํ•œ NGS ๋ฐ์ดํ„ฐ๋ฅผ reference ์„œ์—ด์— NGS ๋ฐ์ดํ„ฐ๋ฅผ mapping ํ•˜์—ฌ variation ๋ถ„์„์„ ์ง„ํ–‰ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๋Š” ๊ธฐ์ดˆ ๋ฐ์ดํ„ฐ๋ฅผ ์ œ๊ณตํ•˜๋Š” reference assembly๋„ ์ˆ˜ํ–‰ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค.

๋ชจ๋ธ organism์˜ ์œ ์ „์ฒด ๋ฐ์ดํ„ฐ๋Š” ๋ฐ์ดํ„ฐ๋ฒ ์ด์Šค์™€ ์—ฐ๋™๋˜์–ด ์‰ฝ๊ฒŒ ๋‹ค์šด๋กœ๋“œ ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๊ณ , assembly ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๊ธฐ๋ฐ˜์œผ๋กœ ์—ฐ๊ตฌ ๋ชฉ์ ์— ๋”ฐ๋ผ ์„ธ ๊ฐ€์ง€ variant detector๋ฅผ ํ†ตํ•˜์—ฌ SNP ๋ฐ small Indel, structure variation ๋ถ„์„์„ ์ˆ˜ํ–‰ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค.

 

 

2. Transcriptomics

(RNAseq/DEGs(Differential Expressed Genes)/PCA plot/Heatmap/Venn diagram)

Transcriptomics

NGS ๊ธฐ๋ฐ˜ RNA-seq ๋ฐ์ดํ„ฐ์˜ mapping์„ ํ†ตํ•ด ๋ฐœํ˜„๊ฐ’์„ ๊ณ„์‚ฐํ•˜๊ณ  ์ƒ˜ํ”Œ๊ฐ„์˜ Gene Expression ์ •๋„๋ฅผ ๋น„๊ตํ•˜์—ฌ ์ฐจ๋“ฑ๋ฐœํ˜„ ์œ ์ „์ž ๋ถ„์„์„ ์ˆ˜ํ–‰ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค.

๋ฐœํ˜„๊ฐ’ ๊ณ„์‚ฐ์—๋Š” RPKM, TPM ๋“ฑ์„ ์„ ํƒํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์œผ๋ฉฐ, ์‹คํ—˜ ์ƒ˜ํ”Œ์˜ ๋ฉ”ํƒ€๋ฐ์ดํ„ฐ ์ •๋ณด๋ฅผ ์ถ”๊ฐ€๋กœ ์ž…๋ ฅํ•˜์—ฌ ์ƒ˜ํ”Œ๊ฐ„์˜ ๋ฐœํ˜„ correlation์„ PCA plot์œผ๋กœ ํ™•์ธํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค. ๋˜ํ•œ ๋ฐœํ˜„ ์ •๋„๊ฐ€ ์œ ์‚ฌํ•œ ๊ทธ๋ฃน ๊ฐ„ ํด๋Ÿฌ์Šคํ„ฐ๋ง์„ ์ง€์›ํ•˜๊ณ  heatmap ๋ฐ venn diagram์„ ํ†ตํ•œ ๋น„๊ต ๋ถ„์„ ๊ฒฐ๊ณผ์˜ ์‹œ๊ฐํ™”๋ฅผ ์ œ๊ณตํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค.

 

 

3. Epigenomics

(Bisulfite-Seq / Histone ChIP-Seq / Transcripton Factor ChIP-Seq)

Epigenomics

CLC Genomics Workbench๋ฅผ ์ด์šฉํ•œ ChIP-Seq ๋ถ„์„์€ ์‹คํ—˜์ ์œผ๋กœ ์งง์€ DNA ์ ˆํŽธ์— binding ํ•˜๋Š” ํŠน์„ฑ ๋•Œ๋ฌธ์— antibody๋งŒ์„ ์‚ฌ์šฉํ•œ ๋Œ€์กฐ๊ตฐ์„ ์„ค์ •ํ•˜์—ฌ ๋น„๊ต ๋ฐ ํ†ต๊ณ„์ ์ธ ํ™•๋ฅ  ๋“ฑ์˜ ๊ณ„์‚ฐ์ด ๊ฐ€๋Šฅํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค.

๋˜ํ•œ binding site ๊ทผ์ฒ˜์— ์กด์žฌํ•˜๋Š” ์œ ์ „์ž์˜ ์ •๋ณด๋„ ์ œ๊ณตํ•˜๋ฉฐ, consensus binding ์„œ์—ด์„ ๋„์ถœํ•˜๊ณ , Histone ChIP-Seq / Transcripton Factor ChIP-Seq๋ฅผ ์ˆ˜ํ–‰ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์œผ๋ฉฐ Bisulfite-Seq ๋ถ„์„์„ ํ†ตํ•ด methylation ๋ถ„์„๊นŒ์ง€ ์ˆ˜ํ–‰ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค.

 

 

4. Molecular Biology

(Sanger sequencing data assembly/Alignment & tree/BLAST/Primer design/insilico Cloning)

Molecular Biology

CLC Genomics Workbench ๋‚ด์—๋Š” NGS ๋ถ„์„ ๋ชจ๋“ˆ ์™ธ์— CLC Main Workbench์—์„œ ์ œ๊ณตํ•˜๋Š” ๊ธฐ๋Šฅ์ด ๋ชจ๋‘ ํฌํ•จ๋˜์–ด ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค. *.ABI *.AB1 ๊ณผ ๊ฐ™์€ sanger sequencing ๋ฐ์ดํ„ฐ์˜ import๋ฅผ ํ†ตํ•ด ํฌ๋กœ๋งˆํ† ๊ทธ๋žจ์„ ํ™•์ธํ•˜๊ณ  assembly๋ฅผ ์ˆ˜ํ–‰ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๊ณ , ๋น„๊ตํ•˜๊ณ ์ž ํ•˜๋Š” ์„œ์—ด์„ ์ •๋ ฌํ•˜์—ฌ ์œ ์‚ฌ๋„ ๋ถ„์„๊ณผ ์ดํ›„ tree๋ฅผ ๊ทธ๋ ค ์œ ์—ฐ๊ด€๊ณ„๋ฅผ ํ™•์ธํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค. ๋˜ํ•œ PCR์„ ์œ„ํ•œ primer ๋””์ž์ธ, ํด๋กœ๋‹ ์‹คํ—˜์„ ์œ„ํ•œ ๋ฒกํ„ฐ ๋งต ์„ค๊ณ„, NCBI BLAST ๋ถ„์„์„ ์ˆ˜ํ–‰ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์Šต๋‹ˆ๋‹ค.

 

 

CLC Genomics Workbench ํ™œ์šฉ ์˜ˆ์‹œ ํ™•์ธํ•˜๊ธฐ

์ธ์‹ค๋ฆฌ์ฝ”์  ์—์„œ๋Š” ไบบCoSEMINAR๋ฅผ ํ†ตํ•ด ์ƒ๋ฌผ์ •๋ณด ์†Œํ”„ํŠธ์›จ์–ด๋ฅผ ํ™œ์šฉํ•œ ๊ฐœ์š” ๋ฐ Case study ์„ธ๋ฏธ๋‚˜๋ฅผ ์ง€์†์ ์œผ๋กœ ์ œ๊ณตํ•˜๊ณ  ์žˆ๋Š”๋ฐ์š”! CLC Genomic Workbench๋ฅผ ์–ด๋–ป๊ฒŒ ํ™œ์šฉํ•  ์ˆ˜ ์žˆ์„์ง€ ์•„๋ž˜ ไบบCoACADEMY์˜ ์˜จ๋ผ์ธ ์„ธ๋ฏธ๋‚˜ ๋‹ค์‹œ๋ณด๊ธฐ๋ฅผ ํ†ตํ•ด ํ™•์ธํ•ด ๋ณด์„ธ์š”.

 

 

๋งˆ์น˜๋ฉฐ

์•ž์—์„œ ์ด์•ผ๊ธฐํ•œ ๊ฒƒ๊ณผ ๊ฐ™์ด CLC Genomics Workbench๋Š” ๊ทธ๋ž˜ํ”ฝ ์ธํ„ฐํŽ˜์ด์Šค ํ™˜๊ฒฝ์œผ๋กœ ์ธํ•ด NGS ๋ฐ์ดํ„ฐ์˜ ๋ถ„์„์„ ๋ˆ„๊ตฌ๋ผ๋„ ์‰ฝ๊ณ  ๊ฐ„ํŽธํ•˜๊ฒŒ ์ˆ˜ํ–‰ํ•  ์ˆ˜ ์žˆ๊ณ , ์—ฌ๋Ÿฌ NGS ํ”Œ๋žซํผ์˜ ๋ฐ์ดํ„ฐ ํฌ๋งท ํ˜ธํ™˜์„ฑ์€ ๋ถ„์„ ์ „๋žต์— ๋”ฐ๋ผ ๋‹ค์–‘ํ•œ ์—ฐ๊ตฌ๋ฅผ ๊ฐ€๋Šฅํ•˜๊ฒŒ ํ•ฉ๋‹ˆ๋‹ค.

NGS ๋ฟ๋งŒ ์•„๋‹ˆ๋ผ ๊ธฐ๋ณธ์ ์ธ ๋ถ„์ž์ƒ๋ฌผํ•™ ์—ฐ๊ตฌ์— ํ•„์š”ํ•œ ์„œ์—ด ๋ถ„์„ ํˆด์„ ํ†ตํ•ด ์‹คํ—˜ ์ง„ํ–‰์—๋„ ๋„์›€์ด ๋  CLC Genomics Workbench์— ๋งŽ์€ ๊ด€์‹ฌ ๋ถ€ํƒ๋“œ๋ฆฝ๋‹ˆ๋‹ค.

 

๋˜ํ•œ, ํ•œ์ฐธ ๋ฐ”์  8์›” ์—ฐ๊ตฌ ์‹œ์ฆŒ์„ ์œ„ํ•ด ์ธ์‹ค๋ฆฌ์ฝ”์  ์ด ์ค€๋น„ํ•œ “์Šฌ๊ธฐ๋กœ์šด ์—ฐ๊ตฌ์ƒํ™œ ํ”„๋กœ๋ชจ์…˜”๋„ ๋งŽ์€ ๊ด€์‹ฌ ๋ถ€ํƒ๋“œ๋ฆฝ๋‹ˆ๋‹ค.

 

>> 8์›” ํ•œ์ • ํ”„๋กœ๋ชจ์…˜, ์—ฐ๊ตฌ ๋ฒ„๋‹ ์‹œ์ฆŒ ์ธ์‹ค๋ฆฌ์ฝ”์  ์ด ๋„์™€๋“œ๋ ค์š”!

 


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