일루미나 시퀀싱 (Illumina Sequencing)
쉽게 풀면
DNA를 짧게 조각낸 뒤 유리 슬라이드(플로우셀) 표면에 붙이고, 각 조각을 국소적으로 증폭해 같은 서열의 조각들이 뭉친 작은 클러스터를 수백만 개 만든다. 이후 형광이 붙은 염기를 한 번에 한 종류씩 결합시키고 사진을 찍는 과정을 반복하면서 클러스터마다 어떤 염기가 붙었는지 읽어나간다. 정확도가 높고 대량 처리가 가능해 현재 가장 널리 쓰이는 시퀀싱 방식이다.
왜 중요한가
일루미나 시퀀싱은 높은 정확도와 비용 대비 처리량 덕분에 유전체학, 전사체학, 미생물군집 분석 등 거의 모든 분야의 염기서열 기반 연구에서 표준 플랫폼으로 자리잡았습니다. 특정 유전자의 서열을 확인하는 소규모 연구부터 전장유전체 분석, 대규모 집단유전학 연구까지 폭넓게 활용되어, 관련 논문의 방법론 섹션에서 빠지지 않고 등장하는 기술입니다. 데이터 처리 파이프라인과 통계적 분석 방법 또한 이 플랫폼이 생성하는 짧은 리드 데이터의 특성에 맞춰 발전해왔습니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
준비된 DNA 라이브러리를 일루미나 장비에 넣어 양쪽 방향에서 서열을 읽었다는 뜻이다.
미생물생태학 연구에서 특정 유전자 영역만을 대상으로 일루미나 플랫폼을 활용한 예문이다.
암유전체학 연구에서 종양과 정상 조직을 비교해 돌연변이를 찾는 데 일루미나 시퀀싱이 쓰인 예이다.
조금 더 깊게 보면
일루미나 시퀀싱은 각 사이클마다 형광 신호를 촬영하며 진행되는 "합성에 의한 시퀀싱(sequencing by synthesis)" 원리를 기반으로 하며, 리드 길이가 길어질수록 사이클이 누적되면서 신호 품질이 떨어지는 특성이 있습니다. 결과 데이터의 신뢰도는 각 염기 호출의 신뢰도를 나타내는 품질 점수(Phred quality score)로 표현되며, 논문에서는 이를 기준으로 저품질 리드를 걸러내는 전처리 과정을 함께 보고하는 경우가 많습니다. 또한 짧은 리드의 한계를 보완하기 위해 나노포어나 PacBio 같은 장리드(long-read) 기술과 결합한 하이브리드 분석도 흔히 활용됩니다.
주의할 점
짧은 리드(대개 수백 염기 이하)를 만들기 때문에 반복서열이 많은 영역을 분석할 때는 긴 리드를 만드는 나노포어 시퀀싱이 보완적으로 쓰인다.