바이오인

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연세대학교 방두희 교수

1. 차세대 시퀀싱 기술의 개발 및 발전

지구상에 존재하는 모든 생명체는 본인의 유전정보를 염기서열에 암호화하여 저장하고 있다. 따라서 생명체의 게놈 염기서열을 해독하는 것으로 생명체의 구성요소 및 여러 생화학적 기작을 이해할 수 있고 이를 바탕으로 의학적이나 산업적으로 중요한 고부가가치 물질을 생산하는 인공생명체 합성을 게놈염기서열 조작을 통해서 유도해낼 수 있다. 이와 같은 파급효과를 가지고 있는 게놈 염기서열 해독 기술인 시퀀싱(sequencing)기술은 1970년 Frederick Sanger에 의해 처음 개발되었다1. Sanger에 의해 개발된 시퀀싱 기술은 해독하고자 하는 게놈 염기서열을 template으로 하여 2’,3’-dideoxynucleotides형태의 A, T, G, C를 순차적으로 반응함으로써 chain-terminating inhibitors기법으로 생명체의 염기서열을 해독하였고 이후 Dye-terminator를 연결하여 자동화 플랫폼을 통한 시퀀싱 기술 산업화가 진행되었다2

하지만 sanger sequencing에 기반한 시퀀싱 기술은 한 개의 tube에서 한 종류의 DNA 가닥 염기서열을 해독하는 기법으로 한번에 해독할 수 있는 DNA 종류 수의 throughput에 제한이 있었고 이에 따라 생명체의 게놈 염기서열을 해독하는 것은 사실상 불가능해 보였다.

따라서 2000년도 휴먼게놈을 해독하고자 하는 프로젝트가 (Human Genome project) 진행되었을 때 기존의 sanger sequencing 기술보다 더 빠르고, 더 많은 DNA 염기서열 정보를 해독할 수 있는 차세대 시퀀싱 기술 개발에 대한 노력이 시작되게 되었다. 이와 같은 노력의 결과로 차세대 시퀀싱 기술 (Next generation sequencing)이 개발되었고 수백만 개의 DNA 염기 서열 정보를 병렬적으로 처리할 수 있게 되었다. 차세대 시퀀싱 기술의 개발로 시퀀싱 기술은 혁명을 이루었고 보다 저렴한 비용으로 대량의 염기서열을 해독할 수 있게 되었으며 더 이상 생명체의 게놈염기서열을 해독하는 것에 그치지 않고 이를 통한 개인 맞춤형 의약품 개발, 미생물을 통한 고부가가치 무질 생산 인공생명체 합성 등에 응용되기 시작하였다.

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