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[분자생물학] NGS

NGS(Next Generation Sequencing) 기반 유전자 검사의 이해 - 입문용 (3)

by 다롱OI 2022. 8. 9.

5. NGS 결과 해석 및 보고

 

NGS에서 발견된 수많은 변이 중에서 환자의 질환과 연관이 있는 변이를 찾아내고 이를 최종적으로 해석하여 보고하는 것은 NGS 검사에서 가장 중요한 단계이지만 여러 의학적 근거와 환자의 임상양상을 토대로 판단해야 하기 때문에 가장 어려운 단계이기도 하다. 정확하고 객관적인 보고를 위해 이에 미국의학유전학회(American College of Medical Genetics and Genomics, ACMG)에서는 선천성 생식세포(germ-line) 돌연변이 해석 기준을 제시하였다. 여기에서는 여러 가지 근거를 참고로 하여 5단계로 분류하여 보고하도록 하고 있다.

그림 13. AVMG 가이드라인 변이 분류의 5단계

암 체세포 돌연변이는 미국 분자병리학회(Association for Molecular Pathology, AMP) 및 미국 임상종양학회(American Society of Clinical Oncology, ASCO) 에서 제시한 가이드라인을 따르도록 되어 있으며 종양의 진단과 예후 그리고 치료에 관련된 임상적 연관성의 정도에 따라 4개의 단계(tier)로 분류된다.

 

 

6. NGS 검사의 질 관리 - quality control, QC


NGS 검사실에서는 검사의 질을 유지하고 향상시키기 위한 체계적인 질 관리 프로그램이 있어야 하며, 검사 실험 과정(wet bench process) 및 생물정보학(bioinformatics) 분석 과정(dry bench process) 모두가 해당된다. 검사 전 영향인자 및 오류, 간섭을 확인하고 NGS 검사 시행 전 표준 물질로 검증(validation)을 하며 정확도, 정밀도, 분석적 민감도, 분석적 특이도 등 성능평가를 하여야 한다. 또한 여러 가지 질관리 지표를 확인하고 매번 검사 때마다 정도관리를 해야 한다.
중요한 질관리 지표 중 하나는 시퀀싱 깊이(depth of coverage)로서 이는 특정한 위치에 시퀀싱 리드가 몇 개가 분석되었는지에 대한 지표로서 흔히 × 기호로 표시한다. 예를 들어 특정 위치를 포함하는 시퀀싱 리드가 10개이면 시퀀싱 깊이는 “10×”로 표현한다. 확률적으로 시퀀싱 오류(error)를 배제하고 정확한 유전형을 알기 위해서는 충분한 수의 시퀀싱 리드가 필요하다.

그림 14. 시퀀싱 깊이(Depth of coverage)의 개념 및 변이 검출의 정확도와의 연관성

 

NGS 검사를 임상 검사로 적용하기 위해서 우리나라에서는 한국유전자검사평가원, 대한임상정도관리협회 등에서 NGS 검사에 대한 정도관리를 시행하고 있다.

 

 

7. NGS 검사의 임상적 응용

 

1) 유전자 패널

여러 임상 검사실에서는 대부분 검사실 환경이나 임상의 요구도에 따라 맞춤형(custom) 패널을 직접 디자인하여 사용하며, 이 정보는 미국 국립생물공학정보센터의 Genetic Testing Registry(GTR, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gtr/)에서 확인할 수 있다. 다중유전자 패널 검사는 여러 유전자가 원인이 되는 다양한 질환에서 진단이 가능하여 비용효율이 높은 검사이다. 여기에는 유전성 질환, 혈액종양, 암 질환 들이 해당된다.

그림 15. Genetic Testing Registry에 등록된 임상 패널 정보 예시

 

유전성 질환(Germ-line, hereditary)과 관련하여서는 유전성 암 증후군(hereditary cancer syndrome), 뇌신경 발달 질환(neurodevelopmental disorders), 유전성 안질환(eye disorder), 청각 소실(hearing loss) 및 난청, 심혈관질환(cardiovascular disorders), 신경근육병증(neuromuscular disorders), 기형 증후군(dysmorphic syndrome), 근골격계 이상(skeletal disorder) 등 다양한 유전질환에서 NGS 검사가 활용될 수 있다.

암 체세포(Somatic) 돌연변이와 관련하여서는 급성 골수성 백혈병(acute myeloid leukemia, AML), 급성 림프모구성 백혈병(acute lymphoblastic leukemia, ALL), 골수 이형성 증후군(myelodysplastic syndrome) 및 골수 증식 증후군(myeloproliferative neoplasm) 등 다양한 혈액종양에서 NGS 검사가 도움이 될 수 있다. 또한 고형암(solid cancer)에서도 다양한 표적 치료제 반응(. EGFR, BRAF, ERBB2, ALK, ROS1, RET, NTRK )과 내성(. KRAS 돌연변이)을 예측할 수 있으며 면역 항암 치료 반응을 예측하는 microsatellite instability(MSI), 총 돌연변이 수(tumor mutation burden) 등의 검출 등을 해볼 수 있겠다.

표 2. 표적 치료제와 각각의 약물 유전 표지자(체세포)

 

출처: 식품의약품안전처 식품의약품안전평가원 - 차세대염기서열분석 해설서