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T2T 게놈 조립 | 초장기 시퀀싱
T2T(텔로미어-투-텔로미어) 게놈은 고품질 게놈 조립의 표준으로, 기존 게놈 조립의 단편화 한계를 극복하여 한 텔로미어에서 다른 텔로미어까지 갭이 없는 염색체 규모의 게놈 재구성을 의미합니다.
핵심 ONT 초장거리 시퀀싱 기술과 멀티 플랫폼 딥 시퀀싱 및 최적화된 생물정보학 파이프라인이 통합된 BMKGENE T2T 게놈 솔루션은 가장 분석하기 어려운 게놈 "암흑 영역"을 목표로 합니다. 이러한 영역에는 텔로미어(진핵생물 염색체 말단의 특수 뉴클레오단백질 복합체), 센트로미어(대규모 탠덤 반복 배열), 그리고 기타 복잡한 반복 및 이형접합성 하플로타입 영역이 포함됩니다. 이러한 영역은 기존의 장거리 시퀀싱으로는 오랫동안 분석이 불가능했습니다. 기존의 장거리 시퀀싱은 이러한 영역을 통과하지 못하고 시퀀스 붕괴 또는 키메라 컨티그를 생성하는 반면, ONT 초장거리 시퀀싱은 조립 불가능한 간격과 복잡한 영역을 연결할 수 있습니다. BMKGene은 다양한 종에 대해 간격이 없는 고품질 T2T 게놈을 제공하기 위해 최선을 다하고 있습니다.
T2T 게놈 구축은 이전에는 접근할 수 없었던 복잡한 게놈 영역을 개방하고, 중요한 연구 공백을 메우며, 종의 진화, 기능 유전자 발굴, 분자 육종, 정밀 의학 및 기타 최첨단 과학 연구를 포함한 심층 연구를 위한 견고하고 정밀한 기초 데이터를 제공합니다.
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프로테오믹스
프로테오믹스는 생명 활동의 실행자로서 생물체의 전사 조절에 중요한 역할을 하는 단백질에 초점을 맞춥니다. 조직이나 세포 내에서 역동적으로 변화하는 모든 단백질의 구성, 발현 수준 및 변형 상태를 분석하여 프로테옴 풍부도 변화가 다양한 생명 과정에 미치는 중요한 영향을 규명합니다. 의학, 농업, 축산업 등 다양한 분야에서 널리 활용되고 있습니다. 정성 프로테오믹스는 HPLC-MS/MS 단백질 식별 기술을 이용하여 겔 스트립, 면역침전(IP), 공동면역침전/풀다운(CO-IP/Pull down) 샘플 등의 시료를 분석합니다. 정량 프로테오믹스는 게놈 또는 복잡한 혼합 시스템에서 발현되는 모든 단백질을 정확하게 정량화하고 식별합니다. 현재의 정량 프로테오믹스 기술은 크게 표지(TMT) 방식과 비표지(Label Free, DIA, PRM) 방식으로 분류됩니다. BMKGENE은 다양한 플랫폼과 기술을 활용한 프로테오믹스 솔루션을 제공합니다.
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대사체학
유전체학의 하위 학문인 대사체학은 주로 분자량이 1500 Da 미만인 저분자 물질을 대상으로 합니다. 이를 통해 대사물질은 외부 자극에 대한 생물체의 반응과 생리적/병리적 변화를 더욱 민감하게 반영할 수 있습니다. 유전적 변이에 의한 대사물질 수준 변화 또한 연구 범위에 포함되어 새로운 연구 관점을 제공합니다.
BMKGENE은 비표적 대사체학, 광범위 표적 대사체학, 표적 대사체학을 포함한 포괄적인 대사체학 서비스를 제공합니다. 액체 크로마토그래피-질량 분석법(LC-MS) 또는 가스 크로마토그래피-질량 분석법(GC-MS)을 이용하여 외부 자극 전후 생물체 내 대부분의 저분자 대사물질의 동적 변화를 감지할 수 있습니다. 이러한 서비스의 핵심은 실험군과 대조군 간에 유의미한 차이를 보이는 대사물질을 식별하고, 이러한 대사물질과 생리적/병리적 변화 및 그 기저 메커니즘 간의 상관관계를 규명하는 데 있습니다.
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엑소좀 mRNA/LncRNA/CircRNA 시퀀싱 - Illumina
엑소좀은 세포에서 분비되는 작은 소포로, 일반적으로 직경이 30~100나노미터 정도입니다. 이 소포에는 다양한 RNA가 포함되어 있습니다. 엑소좀은 세포 간 소통, 면역 반응, 질병 발생에 중요한 역할을 하는 것으로 여겨지며, 혈장, 타액, 소변과 같은 체액을 통해 신체의 다른 부위로 이동할 수 있습니다. 엑소좀은 특정 생체 분자를 운반하여 수용 세포의 기능을 조절하고 세포의 생리적 상태에 영향을 미칩니다. 또한 엑소좀은 암, 신경퇴행성 질환, 염증성 질환을 포함한 다양한 질병 발생에 핵심적인 역할을 하는 것으로 알려져 있습니다. 엑소좀 연구는 질병의 진단, 치료 및 예방에 대한 새로운 통찰력과 방법을 제공합니다.
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엑소좀 소형 RNA 시퀀싱 - 일루미나
엑소좀은 세포에서 분비되는 작은 소포로, 일반적으로 직경이 30~100나노미터 정도입니다. 이 소포에는 다양한 RNA가 포함되어 있습니다. 엑소좀에 존재하는 RNA 종류 중 가장 흔하고 광범위하게 연구된 것은 마이크로RNA(miRNA)입니다. miRNA는 약 18~25개 뉴클레오티드 길이의 비코딩 소형 RNA입니다. miRNA는 표적 mRNA의 3' 비번역 영역(3' UTR)에 결합하여 전사 후 유전자 침묵을 유도함으로써 유전자 발현을 조절합니다. 예를 들어, 특정 종양 세포에서 분비되는 엑소좀에는 miR-126 및 miR-92a와 같은 특정 miRNA가 포함되어 있습니다. 이러한 miRNA는 수용 세포의 유전자 발현에 영향을 미치고 종양 혈관 신생을 촉진할 수 있습니다(Tomohiro Umezu 외, Oncogene, 2012).
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BMKMANU S3000_공간 전사체
공간 전사체학은 조직 내 유전자 발현을 포착하고 시각화할 수 있는 기술입니다. 이는 세포 간 상호작용을 이해하는 데 매우 중요할 수 있습니다.
이러한 접근 방식을 위한 다양한 플랫폼이 있습니다. 이와 관련하여 BMKGene은 세포 소기관 수준의 해상도를 달성하고 다단계 해상도 설정을 가능하게 하는 기술 성능 향상 플랫폼인 BMKManu 3000 공간 전사체 칩을 개발했습니다.
이 칩은 특허받은 마이크로웰 기술을 사용하여 공간적으로 바코드화된 프로브가 탑재된 비드를 층층이 쌓아 420만 개의 스팟을 포함하고 있습니다. 이 방법을 통해 포획 및 증폭 후, 일루미나(Illumina)와 호환되는 바코드화된 샘플이 풍부하게 함유된 cDNA 라이브러리를 얻을 수 있습니다.
데이터에서 공간 바코드와 UMI의 조합은 생성된 데이터의 정확성과 특수성을 보장합니다. 이 모든 것을 종합하여 BMKManu는 매우 다재다능한 데이터 설정을 제공합니다.
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DNBSEQ 사전 제작 라이브러리
MGI에서 개발한 DNBSEQ는 시퀀싱 비용을 더욱 절감하고 처리량을 향상시키는 혁신적인 차세대 시퀀싱(NGS) 기술입니다. DNBSEQ 라이브러리 준비 과정은 DNA 단편화, 단일 가닥 DNA(ssDNA) 제조, 그리고 롤링 서클 증폭을 통해 DNA 나노볼(DNB)을 얻는 단계를 포함합니다. 이렇게 만들어진 DNB는 고체 표면에 로딩된 후, 조합형 프로브-앵커 합성(cPAS) 방식으로 시퀀싱됩니다. DNBSEQ 기술은 낮은 증폭 오류율과 나노볼을 이용한 고밀도 오류 패턴의 장점을 결합하여 처리량과 정확도를 높인 시퀀싱 결과를 제공합니다.
당사의 사전 제작 라이브러리 시퀀싱 서비스는 고객이 다양한 출처(mRNA, 전체 게놈, 앰플리콘, 10배 증폭 라이브러리 등)에서 Illumina 시퀀싱 라이브러리를 준비할 수 있도록 지원하며, 당사 연구소에서 이를 MGI 라이브러리로 변환하여 DNBSEQ-T7에서 시퀀싱함으로써 더 낮은 비용으로 대량의 데이터를 처리할 수 있습니다.
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Hi-C 기반 크로마틴 상호작용
Hi-C는 근접 기반 상호작용 탐지와 고처리량 시퀀싱을 결합하여 유전체 구조를 파악하도록 설계된 방법입니다. 이 방법은 포름알데히드를 이용한 크로마틴 가교 결합 후, 공유 결합된 단편들만 남도록 소화 및 재결합하는 과정을 기반으로 합니다. 이러한 연결 산물을 시퀀싱함으로써 유전체의 3차원 구조를 연구할 수 있습니다. Hi-C는 유전체에서 밀도가 낮은 부분(A 구획, 유크로마틴)과 밀도가 높은 부분(B 구획, 헤테로크로마틴)의 분포를 연구할 수 있게 해줍니다. 또한 Hi-C는 접힌 구조를 가지고 유사한 발현 패턴을 보일 가능성이 높은 유전체 영역인 위상 연관 도메인(TAD)을 찾아내고, 단백질에 의해 연결되어 조절 요소가 풍부하게 존재하는 DNA 영역인 크로마틴 루프를 식별하는 데에도 사용할 수 있습니다. BMKGene의 Hi-C 시퀀싱 서비스는 연구자들이 유전체학의 공간적 차원을 탐구할 수 있도록 지원하여 유전체 조절 및 건강과 질병에 미치는 영향을 이해하는 새로운 길을 열어줍니다.
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PacBio 2+3 전장 mRNA 용액
NGS 기반 mRNA 시퀀싱은 유전자 발현량을 정량화하는 데 유용한 도구이지만, 짧은 리드에 의존한다는 한계 때문에 복잡한 전사체 분석에서는 효율성이 제한적입니다. 반면, PacBio 시퀀싱(Iso-Seq)은 긴 리드 기술을 사용하여 전체 길이 mRNA 전사체를 시퀀싱할 수 있습니다. 이 접근 방식은 유전자 발현량 정량화의 주요 방법은 아니지만, 대체 스플라이싱, 유전자 융합 및 폴리아데닐화에 대한 포괄적인 탐색을 가능하게 합니다. 2+3 조합은 PacBio HiFi 리드를 사용하여 모든 전사체 이형체를 식별하고 NGS 시퀀싱을 사용하여 동일한 이형체를 정량화함으로써 Illumina와 PacBio의 장점을 결합합니다.
플랫폼: PacBio Revio 및 Illumina NovaSeq
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게놈 전체 연관 분석
전장유전체연관분석(GWAS)의 목적은 특정 형질(표현형)과 연관된 유전적 변이(유전자형)를 규명하는 것입니다. GWAS는 다수의 개체를 대상으로 전체 유전체에 걸쳐 유전적 표지자를 분석함으로써, 집단 수준의 통계 분석을 통해 유전자형-표현형 연관성을 도출합니다. 이 방법론은 인간 질병 연구 및 동물이나 식물의 복잡한 형질과 관련된 기능 유전자 탐색에 광범위하게 활용됩니다.
BMKGENE에서는 대규모 집단을 대상으로 하는 GWAS(게놈 전체 연관 연구)를 수행하는 두 가지 방법을 제공합니다. 하나는 전장 유전체 시퀀싱(WGS)이고, 다른 하나는 자체 개발한 특정 유전자좌 증폭 단편(SLAF)이라는 축소 표현형 유전체 시퀀싱 방법입니다. WGS는 작은 유전체에 적합한 반면, SLAF는 더 큰 규모의 집단과 더 긴 유전체를 연구하는 데 비용 효율적인 대안으로, 시퀀싱 비용을 효과적으로 최소화하면서 높은 유전적 마커 발굴 효율을 보장합니다.
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단일 핵 RNA 시퀀싱
단일 세포 포획 및 맞춤형 라이브러리 구축 기술의 발전과 고처리량 시퀀싱 기술의 결합은 세포 수준에서의 유전자 발현 연구에 혁명을 일으켰습니다. 이러한 혁신을 통해 복잡한 세포 집단에 대한 더욱 심층적이고 포괄적인 분석이 가능해졌으며, 모든 세포의 유전자 발현을 평균화하는 기존의 한계를 극복하고 세포 집단 내의 진정한 이질성을 보존할 수 있게 되었습니다. 단일 세포 RNA 시퀀싱(scRNA-seq)은 분명한 장점을 가지고 있지만, 단일 세포 현탁액 제조가 어렵고 신선한 샘플이 필요한 특정 조직에서는 어려움이 있습니다. BMKGene은 최첨단 10X Genomics Chromium 기술을 활용한 단일 핵 RNA 시퀀싱(snRNA-seq)을 제공함으로써 이러한 문제를 해결합니다. 이 접근 방식을 통해 단일 세포 수준에서 전사체 분석이 가능한 샘플의 범위가 넓어졌습니다.
핵 분리는 이중 교차 구조를 갖춘 8채널 미세유체 시스템을 특징으로 하는 혁신적인 10X Genomics Chromium 칩을 통해 이루어집니다. 이 시스템 내에서 바코드, 프라이머, 효소 및 단일 핵을 포함하는 젤 비드는 나노리터 크기의 오일 방울에 캡슐화되어 젤 비드-인-에멀젼(GEM)을 형성합니다. GEM 형성 후, 각 GEM 내에서 세포 용해 및 바코드 방출이 일어납니다. 이어서 mRNA 분자는 역전사 과정을 거쳐 10X 바코드와 고유 분자 식별자(UMI)를 포함하는 cDNA로 전환됩니다. 이 cDNA는 표준 시퀀싱 라이브러리 구축 과정을 거쳐 단일 세포 수준에서 유전자 발현 프로파일을 강력하고 포괄적으로 탐색할 수 있도록 합니다.
플랫폼: 10× Genomics Chromium 및 Illumina NovaSeq 플랫폼
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식물/동물 전체 게놈 시퀀싱
전체 게놈 시퀀싱(WGS)은 생물체의 게놈에 있는 전체 DNA 서열을 한 번에 결정하는 데 사용되는 기술입니다.
일반적으로 서비스는 참조 게놈의 존재 여부에 따라 두 가지 그룹으로 나뉩니다.
- 데 노보전체 게놈 시퀀싱.이 경우, 시퀀싱 대상 게놈에 대한 참조 게놈이 없기 때문에, 이 시퀀싱의 목적은 참조 게놈을 생성하거나 기존 참조 게놈을 개선하는 것입니다. 이 기술은 Illumina 데이터와 장거리 시퀀싱을 모두 활용하여 리드 간의 중복을 생성함으로써 게놈 어셈블리를 향상시켜야 합니다.
- 재서열화.이는 참조 게놈이 알려진 종의 여러 개체에 대한 전체 게놈 시퀀싱을 의미합니다. 이를 기반으로 개체 또는 집단의 유전적 차이를 더욱 자세히 식별할 수 있습니다.
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전체 길이 mRNA 시퀀싱-나노포어
차세대 염기서열 분석(NGS) 기반 mRNA 시퀀싱은 유전자 발현량을 정량화하는 데 유용한 도구이지만, 짧은 염기서열에 의존한다는 한계 때문에 복잡한 전사체 분석에는 효율성이 제한적입니다. 반면, 나노포어 시퀀싱은 긴 염기서열을 분석하는 기술을 활용하여 전체 길이의 mRNA 전사체를 시퀀싱할 수 있습니다. 이러한 접근 방식은 대체 스플라이싱, 유전자 융합, 폴리아데닐화, 그리고 mRNA 이형체의 정량화 등 다양한 현상을 포괄적으로 탐구할 수 있도록 해줍니다.
나노포어 시퀀싱은 나노포어에서 발생하는 단일 분자 실시간 전기 신호를 이용하는 방법으로, 실시간으로 결과를 제공합니다. 모터 단백질의 유도에 따라 이중 가닥 DNA는 바이오필름에 내장된 나노포어 단백질에 결합하고, 전압 차이에 의해 나노포어 채널을 통과하면서 풀립니다. DNA 가닥의 각 염기에서 발생하는 고유한 전기 신호는 실시간으로 검출 및 분류되어 정확하고 연속적인 뉴클레오티드 시퀀싱을 가능하게 합니다. 이 혁신적인 접근 방식은 짧은 염기서열 분석의 한계를 극복하고, 복잡한 전사체 연구를 포함한 정교한 유전체 분석을 위한 역동적인 플랫폼을 제공하며, 즉각적인 결과를 얻을 수 있습니다.
플랫폼: 나노포어 프로메시온 48
