2024년, NGS와 찰떡 궁합인 PCR enzyme는?

 오늘은 NGS 중에서 Amplification NGS에 사용되는 PCR 효소에 대한 내용을 들고 와봤습니다. 이름도 Identifying the best PCR enzyme for library amplification in NGS!! 입니다.

DOI : 10.1099/mgen.0.001228

이미 이전 2011년도에 유사한 작업을 했었고 그때에는 로슈사의 Kapa HiFi가 일루미나에서 라이브러리 증폭 단계에서 최고의 효소임을 확인하였다고 하네요. 그럼 10여년이 지난 2024년도에는 어떤 회사의 polymerase가 압도적 성능을 보여주는지 확인해 보시죠!!

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**제목:** NGS 라이브러리 준비를 위한 최적의 PCR 효소 선택: 2024년 업데이트

**본문:**

NGS는 유전자 검사 및 유전체학 연구에 널리 사용되는 강력한 기술입니다. NGS 라이브러리 준비는 정확하고 효율적인 시퀀싱을 위해 필수적인 단계입니다. 이 단계에서 사용되는 PCR 효소는 결과의 질에 큰 영향을 미칠 수 있습니다.

다양한 PCR 효소가 NGS 라이브러리 준비에 사용할 수 있으며 각 효소마다 고유한 장단점이 있습니다. 연구 목적에 적합한 효소를 선택하는 것이 중요합니다.

최근 연구에서 Quantabio RepliQa Hifi Toughmix, Watchmaker Library Amplification Hot Start Master Mix (2X) ‘Equinox’ 및 Takara Ex Premier가 NGS 라이브러리 준비와 긴 판독 시퀀싱 전의 긴 조각 증폭 모두에 대해 일관된 성능을 제공하는 것으로 나타났습니다.

이 블로그 게시물에서는 NGS에 사용할 최적의 PCR 효소 선택 방법에 대한 지침을 제공합니다. 또한 NGS 라이브러리 준비 및 PCR 효소 선택에 대한 자세한 정보를 제공하는 추가 리소스에 대한 링크를 포함합니다.

**추가 리소스:**

* [NGS 라이브러리 준비를 위한 최적의 PCR 효소 선택]

* [NGS 라이브러리 준비를 위한 PCR 효소 비교]

**결론:**

NGS 라이브러리 준비를 위한 최적의 PCR 효소는 연구 목적, 사용하는 템플릿 및 이용 가능한 예산에 따라 다릅니다. 새로운 효소를 선택하기 전에 다양한 효소를 테스트하는 것이 좋습니다.

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### NGS에 사용되는 PCR 효소 성능 비교

차세대 시퀀싱(NGS)은 생물학적 연구와 임상 진단에서 필수적인 도구로 자리 잡았습니다. 그러나 NGS의 성공은 다양한 단계에서 발생할 수 있는 편차를 최소화하는 데 달려 있습니다. 그 중에서도 PCR(중합효소 연쇄 반응) 단계는 편차를 유발할 수 있는 주요 단계입니다. 이번 글에서는 NGS에 사용되는 PCR 효소의 성능을 비교하고, 최근 연구 결과를 통해 어떤 효소들이 가장 좋은 성능을 보이는지 살펴보겠습니다.

#### PCR과 NGS의 관계

NGS를 수행하기 위해서는 DNA를 작은 조각으로 분해하여 시퀀싱 라이브러리를 준비해야 합니다. 이 과정에서 PCR은 중요한 역할을 합니다. PCR을 통해 라이브러리 조각들을 증폭시켜 시퀀싱에 필요한 충분한 양의 DNA를 확보할 수 있습니다. 그러나 모든 PCR 효소가 동일한 성능을 발휘하는 것은 아니며, 특히 GC 함량이 높거나 낮은 DNA 조각에서 차이가 두드러집니다.

#### 최근 연구: 최상의 PCR 효소 비교

최근 Wellcome Sanger Institute와 Cambridge 대학의 연구진이 다양한 PCR 효소를 비교하는 연구를 수행하였습니다. 이 연구에서는 다음과 같은 효소들이 특히 뛰어난 성능을 보였습니다:

1. **Quantabio RepliQa Hifi Toughmix**

2. **Watchmaker Library Amplification Hot Start Master Mix (2X) 'Equinox'**

3. **Takara Ex Premier**

#### 성능 평가 기준

이 연구에서는 효소들의 성능을 다음과 같은 기준으로 평가했습니다:

- **수율**: 증폭된 DNA의 양

- **유전체 커버리지 균일성**: 유전체 전체에서 균일하게 시퀀싱되는 정도

- **SNP 및 Indel 정확도**: 시퀀싱 데이터에서 단일 뉴클레오타이드 변이(SNP)와 삽입/삭제 변이(Indel)를 정확하게 탐지하는 능력

#### 연구 결과

**Quantabio RepliQa Hifi Toughmix**는 모든 유전체에서 일관된 성능을 보여주며, 낮은 커버리지 편차(LCI)와 높은 정확도를 자랑합니다. 특히 다양한 GC 함량을 가진 유전체에서 우수한 커버리지 균일성을 보였습니다.

**Watchmaker Library Amplification Hot Start Master Mix (2X) 'Equinox'**와 **Takara Ex Premier** 역시 높은 성능을 보이며, 특히 PCR-free 데이터셋과 유사한 결과를 제공합니다. 이는 이 효소들이 GC 함량이 극단적인 유전체에서도 편차 없이 증폭할 수 있음을 의미합니다.

#### 결론

PCR은 NGS 라이브러리 준비 과정에서 중요한 단계이며, 효소 선택은 시퀀싱 데이터의 품질에 큰 영향을 미칩니다. 최근 연구에 따르면 Quantabio RepliQa Hifi Toughmix, Watchmaker Library Amplification Hot Start Master Mix (2X) 'Equinox', 그리고 Takara Ex Premier가 NGS에 가장 적합한 효소로 확인되었습니다. 이들 효소를 통해 연구자들은 보다 정확하고 일관된 NGS 데이터를 얻을 수 있을 것입니다.

NGS를 준비하는 연구자들에게 이 정보가 도움이 되기를 바라며, 각자의 연구 목적에 맞는 최적의 PCR 효소를 선택하여 성공적인 결과를 얻으시길 바랍니다.

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이 블로그 글이 NGS와 관련된 연구자들에게 유익한 정보를 제공하고, 보다 나은 연구 결과를 얻는 데 기여할 수 있기를 바랍니다.

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NGS에 사용되는 PCR 효소의 성능 비교와 관련된 내용은 다음과 같습니다.

1. **PCR 증폭의 바이어스를 최소화하는 효소 선택이 중요합니다.**

NGS 라이브러리 준비 및 시퀀싱 과정에서 PCR이 가장 큰 바이어스를 도입합니다. PCR 증폭은 여러 주기에서 증폭되며, 이 과정에서 특정 DNA 조각이 선택적으로 증폭될 수 있습니다. 이를 방지하기 위해 바이어스를 최소화하는 효소를 선택하는 것이 중요합니다.

2. **Kapa HiFi는 가장 적은 편향과 가장 좋은 재현율을 보여줍니다.**

Kapa HiFi는 다양한 표적을 효율적으로 증폭시킬 수 있으며, 바이어스를 최소화하여 정확하고 재현성 있는 NGS 데이터를 생성할 수 있습니다.

3. **상업적으로 이용 가능한 PCR 효소가 많습니다.**

현재는 다양한 PCR 효소가 NGS와 잘 작동하며, 상업적으로 이용 가능한 PCR 효소가 많습니다. 사용자는 효소를 선택할 때 주의해야 합니다.

4. **균일성을 고려하면 RepliQa, Watchmaker Equinox, Takara Ex Premier 등의 효소가 적합합니다.**

균일성을 고려하면 RepliQa, Watchmaker Equinox, Takara Ex Premier 등의 효소가 적합합니다. 이러한 효소는 PCR 프리 라이브러리 데이터와 유사한 범위의 균일성을 제공합니다.

5. **효소 선택은 매우 중요합니다.**

효소 선택은 매우 중요합니다. 실험 조건과 목적에 따라 적절한 효소를 선택해야 합니다. 효소의 성능은 시간이 지남에 따라 변화할 수 있으므로, 최신 연구 결과를 참고하여 효소를 선택하는 것이 좋습니다.

위의 내용을 바탕으로, NGS에 사용되는 PCR 효소의 성능 비교와 관련된 블로그 글을 작성할 수 있습니다. 글에서는 각 효소의 특징과 장단점을 소개하고, 실험 조건과 목적에 따라 적절한 효소를 선택하는 방법을 제시하는 것이 좋습니다. 또한, NGS 기술의 발전에 따라 새로운 효소가 등장할 수 있으므로, 최신 연구 결과를 참고하여 글을 업데이트하는 것이 중요합니다.

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제목: NGS 라이브러리 준비에 최적화된 PCR 효소 비교 - 새로운 효소들의 약진

NGS (Next-Generation Sequencing) 기술이 발전하면서 라이브러리 준비 과정에서 PCR 증폭 단계의 중요성이 더욱 부각되고 있습니다. PCR 효소의 선택이 데이터의 질과 분석 결과에 큰 영향을 미치기 때문인데요, 최근 Quail 등의 연구진이 발표한 논문에서 이에 대한 흥미로운 결과를 확인할 수 있었습니다.

연구진은 20여 종의 상용 고충실도 PCR 효소와 NGS 증폭용 믹스를 다양한 GC 함량과 조성을 가진 Illumina 라이브러리 템플릿에서 테스트했습니다. 놀랍게도 상용 효소들 간에 수율과 게놈 커버리지 균일성에서 상당한 차이를 보였는데요, 특히 Quantabio RepliQa HiFi ToughMix, Watchmaker Library Amplification Hot Start Master Mix (2X) 'Equinox', Takara Ex Premier 세 가지 효소가 모든 테스트 게놈에 걸쳐 일관되게 우수한 성능을 보였습니다. 이들은 PCR-free 데이터와 매우 유사한 균일한 커버리지를 나타냈죠.

흥미롭게도 기존에 가장 널리 사용되던 Kapa HiFi 효소는 이번 테스트에서 위 세 효소에 비해 다소 뒤쳐지는 모습을 보였습니다. 이는 NGS 기술과 함께 PCR 효소들도 계속해서 발전하고 있음을 시사하는 결과인데요, 연구자들에게 선택의 폭이 더 넓어졌다는 점에서 긍정적으로 받아들여지고 있습니다.

특히 Quantabio RepliQa HiFi ToughMix는 short-read 라이브러리 증폭 뿐만 아니라 long-read sequencing을 위한 긴 프래그먼트 증폭에서도 가장 우수한 성능을 보여, 다양한 NGS 적용 분야에서 두각을 나타냈습니다.

이번 연구 결과는 NGS 분야의 발전상을 보여주는 동시에, 데이터의 질을 높이기 위한 실험 단계에서의 중요한 고려사항을 환기시킵니다. 앞으로도 새로운 효소들의 개발과 평가를 통해 NGS 기술이 더욱 정교해지고, 연구자들이 보다 최적화된 실험 설계를 할 수 있게 되기를 기대해 봅니다.

이것저것 테스트해본 결과 

- Quantabio RepliQa Hifi Toughmix
- Watchmaker Library Amplification Hot Start Master Mix (2X) 'Equinox'
- Takara Ex Premier

이 세개 PCR enzyme가 10년전 최고의 PCR 효소의 대를 잇게 되었습니다.

그리고 이번에는 10년 전과 달리 숏외에 Long read 플랫폼에서도 테스트를 진행하였다고 합니다.  숏/Long을 포함해서 이런저런 테스트를 다 해보니 위에 3개 중에서도 Quantabio RepliQa Hifi Toughmix가 보고서 작성 시점에 가장 좋은 결과를 보여주는 enzyme라고 합니다.

실험자들에게 가치있는 benchmark article이 나온듯 하네요.

그러나 benchmark 레포트에서 좋다고 침이 마르도록 떠들어봤자. 나와 안맞으면 도루묵이라는... 

그럼 모두들 즐거운 실험하시기 바랍니다. :)

출처: @ye._.vely618