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Mock community generation for quality control of Illumina MiSeq : prove the effect of each bacterial proportion and characterizing the factor affecting on the microbiome analysis

Other Titles
 Illumina MiSeq 의 품질 관리를 위한 Mock community 제작 각균주의 비율에 대한 영향과 microbiome 분석에 영향을 주는 요인 검증 
Authors
 황연지 
Degree
석사
Issue Date
2018
Description
Department of Medical Science
Abstract
차세대 염기서열분석(NGS)은 마이크로바이옴 연구에 선두에 있는 기술로 사용되고 있다. 하지만 늘 미생물총의 염기서열 분석이 샘플의 본연의 모습을 그대로 반영할 수 있는지에 대해서 의문이 남아있었다. 아직까지는 정식으로 차세대 염기서열에 사용되는 표준 물질이 존재하지 않는다. Mock community 와 같은 표준 물질은 마이크로바이옴 분석을 보다 정확하게 하는데 중요한 부분이다. 본 논문에서는 인체에 존재하는 병원균, 상재균 그리고 유산균 18개를 선별하였고 이들의 표준 균주 사용하였다. 박테리아의 유전체, 16S rRNA 유전자, 이를 벡터에 복제한 플라스미드와 균주 세포를 일정 농도로 희석하여 동일 양을 혼합한 ‘mock community’ 를 제작하였다. Mock community 는 16S rRNA 유전자의 3 구간을 Illumina MiSeq 을 사용하여 염기서열을 분석하고 비교하였다. 염기서열 분석 장비에서 얻은 데이터는 Mothur 프로그램과 EzTaxon 데이터베이스를 이용하여 분석하였다. 4 가지 mock community 모두 균주를 동일한 농도로 혼합한 것이나, 일정한 비율로 염기서열 분석 결과가 나타나지는 않았다. 16S rRNA 유전자 구간 중 V1V2, V3V4 와 V6V8 에서 어느 구간을 증폭하는지에 따라 결과는 확연히 다르게 나타났다. Pseudomonas 와 Eggerthella 의 경우에 그 차이가 가장 또렷하게 보였다. 또한 그람 양성 균주의 전유전체를 추출하는 방법에 따라 같은 샘플에서 다른 결과를 얻었다. 회귀 분석 모델을 사용하여 염기서열 분석 결과에 가장 큰 영향을 주는 요인으로 16S rRNA 유전자의 수와 GC 비율이 있다는 결과를 얻었다. 차세대 염기서열 분석에 사용되는 샘플의 농도 또한 증폭 이후에 샘플의 균주 구성 분포를 변화시킨다는 것을 알 수 있었다. 유전체 염기서열 분석기로 검출된 샘플을 이후에 생물 정보학적 기법으로 분석할 때 사용하는 프로그램에 따라 몇몇 종의 동정 및 차지하는 구성이 달라진다는 것을 알 수 있었다. 결론적으로, 차세대 염기서열 분석을 이용한 마이크로바이옴 연구에 있어서 유전자 증폭에 사용하는 프라이머, 전유전체 추출 방법, 샘플의 농도와 균주별 특성이 mock community 의 균주 분포에 중요한 역할을 하고 생물정보학적 분석 기법과 데이터베이스에 따라 샘플의 균주 구성 분포와 동정에 영향을 준다. NGS에 정형화된 방법이 공식적으로는 존재하지 않기 때문에 보다 정확한 실험을 위해서 품질을 보증할 수 있는 mock community 가 시급하게 도입될 필요가 있다. 그러므로 mock community 는 16S rRNA 유전자 시퀀싱에 보다 정확한 분석을 위해 필수적이다.
Appears in Collections:
1. College of Medicine (의과대학) > Others (기타) > 2. Thesis
URI
https://ir.ymlib.yonsei.ac.kr/handle/22282913/160149
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