이 프로토콜은 비소세포폐암(NSCLC) 포르말린 고정 파라핀 포매 조직에서 표적 가능한 게놈 변경을 검출하기 위한 자동화된 ISO15189 인증 차세대 시퀀싱 워크플로우를 설명합니다.
방법 논문
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이 프로토콜은 비소세포폐암(NSCLC) 포르말린 고정 파라핀 포매 조직에서 표적 가능한 게놈 변경을 검출하기 위한 자동화된 ISO15189 인증 차세대 시퀀싱 워크플로우를 설명합니다.
비소세포폐암(NSCLC)에서 표적 치료의 성공 여부는 돌연변이, 유전자 융합 및 증폭을 포함한 동인 변경의 정확한 식별에 달려 있습니다. 차세대 시퀀싱(NGS)은 알려진 게놈 이상과 새로운 게놈 이상을 모두 감지할 수 있는 포괄적인 분자 진단 도구로 등장하여 맞춤형 NSCLC 치료에 대한 중요한 지원을 제공합니다. 그러나 NGS는 여전히 복잡하고 기술적으로 어려운 방법입니다. 널리 채택되었음에도 불구하고 NGS는 여전히 기술적 복잡성과 긴 처리 시간 등 몇 가지 과제에 직면해 있습니다. 여기에서는 임상 실험실에서 구현된 ISO15189 인증 NGS 워크플로를 소개합니다. 표준화된 프로토콜에는 종양 세포질 평가(≥20%), 포르말린 고정 파라핀 포매(FFPE) 조직에서 DNA 추출(DNA 입력 ≥ 50ng), 자동 라이브러리 준비 및 생물정보학 분석이 포함되었습니다. 각 단계에서 엄격한 품질 관리(QC) 조치를 통합함으로써 워크플로는 높은 데이터 신뢰성을 보장합니다. 게다가 워크플로우의 핵심 혁신은 NGS 라이브러리 구축의 자동화였습니다. NGS 라이브러리 구축의 자동화 시스템에는 말단 수리, A-테일링, 어댑터 결찰, 혼성화 캡처 및 정제가 포함되어 인적 오류를 효과적으로 최소화하고 실험 재현성을 향상시키며 실무 시간을 줄여 효율성을 향상시켰습니다. 경험에 따르면 엄격한 QC와 자동화된 라이브러리 준비가 임상 NGS 테스트의 정확성과 확장성을 유지하는 데 필수적입니다. 이러한 최적화된 접근 방식은 ISO15189 표준 준수를 보장할 뿐만 아니라 NSCLC 관리에서 정밀 종양학에 대한 수요 증가를 지원합니다.
비소세포폐암(NSCLC)은 모든 폐암 사례의 75%-85%를 차지하며, 이는 임상적 우선순위이자 치료적 도전을 모두 나타냅니다1,2,3. 최근 몇 년 동안 표피 성장 인자 수용체 티로신 키나제 억제제(EGFR-TKI)와 같은 분자 표적 약물의 성공적인 개발 및 임상 적용으로 진행성 NSCLC 치료는 맞춤형 정밀 치료의 시대에 접어들었습니다 4,5,6. 표적 치료는 정확한 효능, 높은 특이성 및 최소한의 부작용을 제공합니다 7,8. 이러한 치료의 변화는 동시에 분자 진단 기술에 대한 수요를 증가시켰습니다.
현재 포괄적인 종양 표적 검사는 정확한 유전적 돌연변이 프로필을 밝히는 데 도움이 될 임상 실습의 필수 구성 요소가 되었으며, 따라서 후속 표적 약물 사용, 약물 내성 모니터링 및 환자의 예후 평가를 위한 신뢰할 수 있는 기반을 제공합니다. 특히, 고처리량 및 고감도 기술적 이점을 활용하는 NGS 기반 다중 유전자 검사는 이미 임상 적용에 권장되었습니다 9,10,11,12.
전통적인 분자 진단 기술과 비교할 때 NGS는 획기적인 이점을 보여줍니다. NGS의 가장 큰 장점은 높은 처리량 기능에 있습니다. 이는 알려진 유전적 변형과 알려지지 않은 유전적 변형을 모두 포함하는 여러 유전자의 동시 검출을 가능하게 합니다13,14. 한편, NGS는 단일 실행으로 포괄적인 테스트를 달성하여 비용, 샘플 소비 및 테스트 처리 시간을 상대적으로 줄입니다15,16. 이러한 장점을 감안할 때 NGS는 임상 실습에 점점 더 많이 적용되고 있습니다. 그러나 NGS의 프로세스는 종양 세포질 평가, 핵산 추출, 자동 라이브러리 준비 및 생물정보학 분석을 포함하여 복잡합니다. 초기 샘플 처리의 품질은 후속 생물정보학 분석의 성능에 직접적인 영향을 미칩니다17. 특히, 라이브러리 준비에는 원시 핵산 샘플을 시퀀싱 기기와 호환되는 표준화된 라이브러리로 변환하는 일련의 단계가 포함됩니다. 라이브러리 준비에는 단편화, 말단 복구, 어댑터 결찰 및 PCR 증폭이 포함됩니다18. 이 복잡한 과정은 종종 다양한 기술적 편향을 도입합니다: 예를 들어, 단편화는 이색색질 영역의 과소 대표로 이어질 수 있습니다. 어댑터 결찰 중 리가아제의 기질 선호도는 특정 서열의 손실을 초래할 수 있습니다. PCR 증폭은 극단적인 GC 함량을 가진 영역에서 고르지 않은 적용 범위를 유발하는 경향이 있습니다19. 이러한 체계적 편향은 시퀀싱 데이터의 품질을 저하시킬 뿐만 아니라 후속 생물정보학 분석에서 잘못된 결론으로 이어질 수도 있습니다. 따라서 실험 결과의 신뢰성과 일관성을 보장하려면 엄격한 QC 시스템을 구축하는 것이 필수적입니다.
이러한 오랜 기술적 과제를 해결하기 위해 실험실은 완전 자동화된 NGS 시스템을 채택했습니다. 이 시스템은 수동 처리 시간을 줄이고 전체 처리 기간을 단축하도록 설계되었습니다. 프로그래밍 가능한 프로토콜을 통합하여 운영 유연성과 처리 정밀도를 모두 보장하는 동시에 통합 모듈과 장치를 활용하여 각 단계에서 잠재적인 기술 편향을 효과적으로 최소화합니다. 또한, 이 자동화된 솔루션은 라이브러리 준비의 재현성과 처리량을 향상시킬 뿐만 아니라, 더 중요한 것은 시퀀싱 데이터가 원본 샘플의 분자 구성을 보다 정확하게 반영하도록 보장합니다. 여기서 실험실은 DNA 기반 NGS를 사용하여 운전자 변경 감지를 통해 시스템을 소개하고자 합니다.
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프로토콜은 익명화된 보관 샘플에 대한 IRB 면제를 받았습니다.
1. 사전 테스트 단계 및 QC
2. 라이브러리 준비 및 QC(그림 1)
3. 완전 자동화된 라이브러리 준비(표 5)
4. 시퀀싱 및 QC
5. 시퀀싱 데이터 분석 및 QC
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엄격한 품질 관리와 함께 자동화된 NGS 분석 워크플로를 활용하여 실험실은 NSCLC 표본의 포괄적인 게놈 프로파일링을 수행했습니다. 최적화된 검출 워크플로우(그림 2)는 대표적인 종양 샘플에서 임상적으로 실행 가능한 몇 가지 게놈 변형을 안정적으로 식별했습니다(그림 3).
시퀀싱 결과는 상당한 EGFR 유전자 복제 수 증폭(CN=14.7)을 동반한 고주파 EGFR p.L858R 미스센스 돌연변이(AF=89.25%)를 보여주었습니다. 또한 MET 유전자의 중간 증폭(CN=5.0)과 BRAF 유전자의 낮은 수준의 증폭(CN=3.8)이 관찰되었습니다. 분석된 패널에서 다른 병원성 유전자 변경은 검출되지 않았습니다. 면역요법 관련 바이오마커와 관련하여 결과...
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모든 적격 NGS 보고서는 여전히 복잡하고 시간이 많이 걸리는 엄격한 프로세스 뒤에 있습니다28. 이러한 문제를 해결하기 위해 실험실은 완전 자동화된 NGS 시스템을 개발했습니다. 이 작업은 수동 개입을 크게 줄이고 실험 오류를 최소화하며 처리 시간을 크게 단축합니다. 따라서 이 시스템은 NGS에 대한 보다 안정적이고 효율적인 전략을 제공하여 게놈 연구에서 데이터 품질에 대한 새로운 생각을 확립했습니다.
통합 시스템은 전체 워크플로우에 걸쳐 포괄적인 자동화를 제공하여 향상된 처리 효율성과 결과 신뢰성을 제공합니다. 첫째, 핵산 추출을 위해 실험실에서는 자동화된 마그네틱 비드 기반 핵산 추출 시스템을 사용하여 FFPE 샘플을 처리합니다. 병원 병리학 실험실에서 흔히 보관된 표본인 FFPE 샘플은 중요한 후향적 연구 가치를 가지고 있지만 핵산이 손상되기 쉽고 전통적인 추출 과정이...
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저자는 공개할 이해 상충이 없습니다.
이 연구는 중화인민공화국 베이징 자연과학 재단(7252122), 중화인민공화국 베이징 시스커 임상 종양학 연구 재단(Y-HS202402-0021), 암 병원 레지던트 훈련 교육 연구 기금, 중국 의학 과학원 및 북경 연합 의과대학(E2025004), 국립 고등 병원 임상 연구 기금(2025-LYZX-R-B03).
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