벼 잎에 사는 '착한 미생물' 찾기 대작전!

오늘도 metagenomic관련된 식물 미생물군에 대한 내용을 가져와봤습니다. 단순히 토양에 뿌리를 내려서 생육하는 것이 아닌 토양 속에 있는 다양한 미생물들과 상호작용 하는 식물 중 우리의 주식인 벼에 대한 내용되겠습니다. 제목은 Uncovering microbiomes of the rice phyllosphere using long-read metagenomic sequencing 입니다.

DOI: 10.1038/s42003-024-05998-w

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제목: 벼 잎의 미생물, 그들의 비밀을 밝히다!

안녕하세요 여러분! 오늘은 조금 특별한 이야기를 해보려고 해요. 바로 벼 잎의 미생물에 대한 이야기인데요, 이 작은 친구들이 우리에게 아주 중요한 역할을 한다는 사실, 알고 계셨나요?

최근, 일본의 연구팀이 벼 잎의 미생물을 분석하는 연구를 진행했어요. 이 연구의 목적은 벼 잎에 살고 있는 미생물들의 유전체 구성을 파악하고, 새로운 종류의 미생물을 발견하는 것이었어요.

연구팀은 벼 잎에서 채취한 미생물의 DNA를 분석하기 위해 '긴 읽기 시퀀싱 기술'이라는 방법을 사용했는데요, 이 기술은 DNA를 더 길고 자세하게 읽을 수 있게 해주는 기술이에요. 이렇게 해서 연구팀은 무려 26,067개의 조각으로 이루어진 미생물의 DNA를 분석할 수 있었어요.

놀랍게도, 이 중에는 142개의 원형 DNA 조각도 있었는데요, 원형 DNA는 보통 바이러스나 박테리아에서 발견되는 형태예요. 그리고 이 DNA 조각들을 분석해서 연구팀은 669개의 완전한 16S rRNA 유전자를 발견했어요. 16S rRNA 유전자는 미생물의 종류를 구분하는 데 사용되는 유전자예요.

연구팀은 이 유전자들을 분석해서 총 166개의 박테리아 종을 찾아냈는데요, 이 중 121개의 종은 지금까지 발견된 적이 없는 새로운 종류의 미생물일 가능성이 높다고 해요! 이 연구를 통해 우리는 벼 잎에 이렇게 다양한 종류의 미생물이 살고 있다는 것과, 이들이 우리가 생각하는 것보다 훨씬 더 복잡한 생태계를 이루고 있다는 것을 알게 되었어요.

이 연구는 우리에게 많은 것을 알려주고 있어요. 벼는 우리의 주식인 쌀을 생산하는 데 중요한 작물이죠. 그런데 이 벼 잎에 사는 미생물들이 벼의 성장과 생산성에 큰 영향을 미칠 수 있다는 것이에요. 앞으로 이 미생물들에 대한 연구가 더 진행되면, 벼의 생산성을 높이는 데에도 큰 도움이 될 수 있을 거예요.

또, 이 연구는 우리가 자연을 보호하고 지속 가능한 발전을 이루는 데에도 중요한 메시지를 전하고 있어요. 자연에는 아직 우리가 모르는 수많은 미생물이 존재하고, 이들이 우리의 삶에 큰 영향을 미치고 있다는 것이죠. 우리가 자연을 보호하고 지속 가능한 발전을 이루기 위해서는 이 작은 미생물들까지도 관심을 가지고 연구해야 한다는 것을 잊지 말아야겠어요.

어떠셨나요? 벼 잎의 미생물, 정말 흥미로운 친구들이죠? 앞으로도 이들에 대한 연구가 더 많이 진행되어서, 우리가 더 건강하고 풍요로운 삶을 살 수 있게 되기를 기대해 봅니다!

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### 벼 잎의 미생물 세계를 밝히다: 장기 서열 분석을 이용한 연구

#### 🌱 벼 잎에는 보이지 않는 작은 생태계가 있다?

우리가 흔히 보는 벼의 잎에는 다양한 미생물이 살고 있습니다. 이들을 통틀어 **"식물 미생물군(plant microbiome)"**이라고 부르는데요, 이 미생물들은 벼의 성장과 건강에 중요한 역할을 합니다. 어떤 미생물은 벼가 영양소를 더 잘 흡수하도록 돕고, 어떤 미생물은 해로운 병원균으로부터 벼를 보호하기도 합니다.

하지만 과학자들은 아직 벼의 미생물군에 대해 많은 것을 모릅니다. 벼 잎에 어떤 미생물이 살고 있는지, 그들의 유전자는 어떤 역할을 하는지, 그리고 이 미생물들이 벼와 어떻게 상호작용하는지 밝혀내는 것이 연구의 목표입니다. 이번 연구에서는 **"장기 서열 분석(Long-read metagenomic sequencing)"**이라는 최신 기술을 사용해 벼 잎의 미생물 세계를 탐색했습니다.

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### 🔬 연구 방법: 벼 잎에 사는 미생물들을 조사하다

과학자들은 일본 도쿄대학교의 한 논밭에서 벼(품종: '고시히카리')를 채취한 후, 벼 잎의 미생물을 분리해 유전자를 분석했습니다. 연구팀은 기존의 짧은 DNA 조각을 읽는 방식(short-read sequencing) 대신, 긴 DNA 서열을 분석하는 **"장기 서열 분석(long-read sequencing)"**을 사용했어요. 이 방법을 사용하면 **유전체(genome)**를 더 정확하고 완전하게 복원할 수 있습니다.

연구진은 벼 잎에서 **26,067개의 유전자 서열 조각(contigs)**을 얻었으며, 이 중 **142개는 원형 DNA 형태**로 존재하는 것이 확인되었습니다. 또한, 벼 잎에서 **166종의 박테리아**가 발견되었고, 이 중 **121종은 기존에 알려지지 않은 새로운 미생물**일 가능성이 높았습니다.

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### 🧬 연구 결과: 새로운 미생물과 유전자의 발견

이번 연구에서 가장 흥미로운 발견은 다음과 같습니다.

#### 1️⃣ 새로운 미생물 발견! 🦠

- 벼 잎에서 **기존 데이터베이스에 없는 미생물 121종**이 발견되었습니다.

- 특히, **배양하기 어려운 박테리아(Candidatus Saccharibacteria)**의 완전한 유전체가 처음으로 해독되었습니다. 이 박테리아는 다른 미생물에 의존해 살아가는 특성이 있어 연구하기 어려웠던 종이죠.

#### 2️⃣ 벼와 공생하는 유익한 미생물 🌿

- 벼 잎에서는 **Methylobacterium**이라는 박테리아가 많이 발견되었습니다. 이 박테리아는 벼의 성장과 생존에 도움을 주며, 벼가 더 잘 자라도록 유도하는 역할을 합니다.

- **Curtobacterium pusillum**이라는 박테리아도 많이 발견되었는데, 이는 식물의 면역력을 높이는 데 기여하는 것으로 알려져 있습니다.

#### 3️⃣ 벼 잎에서 새로운 플라스미드(plasmid)와 박테리오파지 발견 🧫

- **플라스미드(plasmid)**는 박테리아가 서로 유전 정보를 교환하는 데 사용하는 DNA 조각인데, 이번 연구에서 새로운 플라스미드들이 많이 발견되었습니다.

- **박테리오파지(bacteriophage)**는 박테리아를 감염시키는 바이러스로, 이들도 벼 잎에서 다수 확인되었습니다. 박테리오파지는 미생물군의 균형을 조절하는 중요한 역할을 합니다.

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### 📌 연구의 의미: 우리의 삶과 농업에 미치는 영향

이 연구는 벼를 포함한 작물의 미생물 생태계를 이해하는 데 중요한 기여를 합니다. 그럼, 이 연구가 우리에게 어떤 의미를 가질까요?

#### ✅ 1. 더 건강한 벼 재배 가능 🌾

벼 잎에 사는 유익한 미생물을 활용하면 **병해충을 줄이고, 농약 사용을 줄이며, 더 건강한 벼를 기를 수 있습니다**. 예를 들어, 특정 박테리아가 벼의 면역력을 높여 병원균 감염을 막는다면, 인공적인 농약 없이도 벼를 보호할 수 있죠.

#### ✅ 2. 새로운 미생물 자원의 발견 💊

이번 연구에서 새롭게 발견된 미생물과 유전자는 **의약품, 생명공학, 환경 정화** 등 다양한 분야에서 활용될 가능성이 있습니다. 특히, 플라스미드와 박테리오파지는 유전공학에서 중요한 도구로 사용될 수 있어요.

#### ✅ 3. 지속 가능한 농업을 위한 기초 자료 📖

지금까지 농업에서는 주로 화학 비료와 농약을 사용해 생산량을 늘려왔지만, 이는 토양 오염과 생태계 파괴를 초래할 수도 있습니다. 하지만 이번 연구를 통해 식물과 미생물의 관계를 깊이 이해하면, **자연 친화적인 농업 방식**을 개발할 수 있습니다.

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### 🏆 결론: 미생물 연구로 더 나은 미래를 꿈꾸다

벼 잎에는 우리가 미처 몰랐던 다양한 미생물들이 살고 있으며, 이들은 벼의 건강과 생장에 중요한 영향을 미칩니다. 이번 연구는 최신 유전자 분석 기술을 활용해 새로운 미생물을 발견하고, 벼와 미생물 간의 관계를 밝히는 중요한 연구였습니다.

이러한 연구가 계속된다면, 미래에는 **농약 없이도 건강한 벼를 키울 수 있는 방법이 개발될 수도 있고, 미생물을 활용한 새로운 생명공학 기술이 등장할 수도 있습니다.** 벼뿐만 아니라 다른 식물에서도 비슷한 연구가 진행된다면, 농업과 생태계 전반에 걸쳐 큰 변화를 가져올 수 있을 것입니다.

여러분도 언젠가 식물과 미생물의 관계를 연구하는 과학자가 되어, 지속 가능한 미래를 만드는 데 기여할 수 있지 않을까요? 😊

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## 벼 잎에 사는 '착한 미생물' 찾기 대작전!

안녕하세요, 친구들! 혹시 밥 먹을 때마다 "쌀이 부족해지면 어떡하지?" 걱정해 본 적 있나요? 지구가 점점 더워지면서 벼가 잘 자라지 못할까 봐 걱정하는 친구들이 있을 텐데요.

오늘은 과학자들이 벼를 튼튼하게 키우는 **'착한 미생물'**을 찾는 재미있는 연구를 소개해 드릴게요. 마치 우리 몸에 좋은 유산균처럼, 벼에게도 좋은 영향을 주는 미생물을 찾아 식량 걱정을 덜어보자는 연구랍니다!

### 왜 벼 잎에 사는 미생물에 주목할까요?

**벼 잎**(정확히는 잎, 꽃, 열매를 포함하는 **'phyllosphere', 엽권**)에는 정말 다양한 미생물들이 살고 있어요. 이 미생물들은 벼의 **성장과 건강**에 아주 중요한 역할을 한답니다. 어떤 미생물은 벼가 **영양분을 더 잘 흡수**하도록 돕고, 또 어떤 미생물은 **병**으로부터 벼를 보호해주기도 해요. 마치 숲 속의 작은 영웅들 같죠?

**지구 온난화**나 **농업 방식** 때문에 벼 잎에 사는 미생물들의 종류와 기능이 달라질 수 있어요. 그래서 과학자들은 어떤 미생물이 벼에게 가장 좋은 영향을 주는지, 그리고 그 미생물들을 어떻게 활용할 수 있는지 연구하고 있답니다.

### 어떻게 연구했을까요?

이번 연구에서는 과학자들이 **'긴 DNA 조각 분석법'**이라는 특별한 방법을 사용했어요. 벼 잎에 사는 미생물들의 **DNA**를 아주 길게 읽어내서, 어떤 미생물이 살고 있는지, 그리고 그 미생물이 어떤 능력을 가지고 있는지 자세하게 알아볼 수 있는 방법이죠. 마치 아주 선명한 망원경으로 미생물의 세계를 들여다보는 것과 같아요!

연구 과정은 이렇게 진행되었어요:

1.  **벼 잎**을 잘게 빻아서 미생물들을 분리해내요.

2.  미생물들의 **DNA**를 추출하고, 특별한 효소를 이용해서 **DNA**가 조각나지 않게 보존해요.

3.  **'PacBio Sequel II'**라는 최첨단 기계를 이용해서 **DNA** 염기서열을 아주 길게 읽어냅니다.

4.  컴퓨터로 분석해서 어떤 미생물이 살고 있는지, 그리고 어떤 유전자를 가지고 있는지 확인합니다.

이렇게 해서 벼 잎에 사는 **미생물 166종**을 찾아냈고, 그중 **121종**은 **새로운 종류의 미생물**일 가능성이 있다는 사실을 알아냈어요!

### 연구 결과는 우리에게 무엇을 알려줄까요?

이번 연구를 통해 과학자들은 벼 잎에 사는 **미생물**에 대한 **데이터베이스**를 만들 수 있었어요. 이 데이터베이스는 앞으로 벼를 더 건강하게 키우는 방법을 연구하는 데 아주 중요한 자료가 될 거예요.

특히 이번 연구에서는 벼 잎에서 **'Candidatus Saccharibacteria'**라는 아주 특별한 미생물의 **전체 유전체**를 처음으로 밝혀냈어요. 이 미생물은 다른 생물과 함께 살아가면서 벼에게 도움을 줄 수 있는 유용한 기능을 가지고 있을 것으로 예상된데요.

또한, 벼 잎에 사는 **미생물**들이 가지고 있는 **플라스미드**(plasmid)와 **박테리오파지**(bacteriophage)라는 **DNA** 조각들을 많이 찾아냈어요. 이 **DNA** 조각들은 미생물들이 서로 능력을 주고받거나, 새로운 환경에 적응하는 데 중요한 역할을 한답니다.

이번 연구 결과는 우리에게 다음과 같은 점을 시사해줍니다.

*   **벼 잎에 사는 미생물**을 잘 활용하면 벼를 더 튼튼하게 키울 수 있어요.

*   앞으로 **새로운 미생물**을 더 많이 찾아내고, 그 기능을 연구해야 해요.

*   **미생물**들이 서로 어떻게 영향을 주고받는지, 그리고 벼에게 어떤 도움을 주는지 더 자세히 알아내야 해요.

### 마무리

과학자들은 앞으로도 벼 잎에 사는 '착한 미생물'을 연구해서, 지구 온난화 시대에도 우리가 맛있는 쌀밥을 먹을 수 있도록 노력할 거예요. 우리도 벼를 사랑하고, 환경을 보호하는 작은 실천들을 하면서 과학자들을 응원해주도록 해요!

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## 서론

우리 주변의 작은 생명체인 미생물은 식물의 성장과 건강에 놀라운 영향을 미칩니다 [1]. 특히 벼 잎에 살고 있는 미생물들은 식물에게 영양분을 공급하고, 해로운 병원균으로부터 식물을 보호하며, 식물의 질병 저항력을 높여줍니다 [2].

본 연구는 최신 유전자 분석 기술을 활용하여 벼 잎에 서식하는 수많은 미생물들 사이의 복잡한 관계를 밝혀내고자 합니다. 우리는 이를 통해 식물과 미생물이 어떻게 서로 도우며 살아가는지, 그리고 이러한 상호작용이 농업과 환경에 어떤 영향을 미치는지 더 깊이 이해하고자 합니다.

## 연구 내용

본 연구는 벼 잎에 서식하는 미생물의 유전적 구성을 탐구하기 위해 최신 장거리 메타게놈 분석 기술을 활용했습니다 [18]. 연구팀은 도쿄 대학의 실험 농장에서 자란 벼 식물의 지상부를 수집하고, 첨단 유전자 분석 방법을 통해 미생물의 숨겨진 세계를 들여다보았습니다 [16].

특히 Pacbio Sequel II 시퀀서를 이용해 26,067개의 유전체 조각(컨티그)을 재구성하였으며, 이 과정에서 새로운 순환 염색체, 플라스미드, 박테리오파지를 발견했습니다 [18]. 이러한 혁신적인 접근은 식물 미생물군집을 이해하는 데 강력한 도구가 될 것으로 기대됩니다.

## 발견 사실

연구팀은 벼 잎에서 흥미로운 미생물 군집을 발견했습니다. 특히 식물 성장을 촉진하는 Curtobacterium pusillum이 가장 많이 발견되었으며 [3], 다양한 Methylobacterium 종도 확인되었습니다. 16S rRNA 유전자 분석 결과, 총 669개의 유전자가 발견되었고, 이 중 463개는 기존 세균종과 유사했습니다 [3]. 

이 미생물들은 벼의 성장과 건강에 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다. 특히 식물 생장 촉진 세균들은 영양분 흡수를 돕고, 병원균으로부터 식물을 보호하는 잠재력을 가지고 있습니다 [1].

## 지속가능 농업 기회

연구 결과는 벼 잎에 서식하는 미생물이 지속가능한 농업의 핵심 열쇠가 될 수 있음을 보여줍니다 [1]. 특히 Curtobacterium pusillum과 같은 식물 생장 촉진 세균들은 작물의 영양분 흡수를 돕고 병원균으로부터 식물을 보호할 수 있습니다 [3]. 

이러한 미생물 활용은 화학 비료와 살충제 사용을 획기적으로 줄일 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 미생물은 자연적인 방식으로 작물의 건강을 증진시키고 수확량을 높일 수 있어, 환경에 더 친화적이고 지속 가능한 농업 접근법을 제시합니다.

## 결론

본 연구는 벼 잎에 서식하는 미생물 군집의 복잡한 세계를 최신 유전자 분석 기술로 들여다보았습니다 [1]. 연구 결과, Curtobacterium pusillum과 Methylobacterium 같은 유익한 미생물들이 벼의 성장과 건강에 중요한 역할을 한다는 것을 확인했습니다 [2].

이러한 발견은 지속가능한 농업을 위한 중요한 기초 자료가 될 것입니다. 미생물을 활용하면 화학 비료와 살충제 사용을 줄이면서도 작물의 건강과 수확량을 높일 수 있기 때문입니다. 앞으로의 연구에서는 이러한 유익한 미생물의 정확한 메커니즘을 더 깊이 이해하고, 실제 농업 현장에 적용할 수 있는 방안을 모색해야 할 것입니다. 

벼 종자마다 자라는 논의 미생물 군집을 분석하고, 매해 동일한 지점에서 한 10년에서 20년동안 샘플링해서 자료를 축적하면 온난화에 따라 변화화는 미생물 군집과 벼의 수확양 차이도 알 수 있지 않을까하는 단세포적인 생각이 스쳐지나갔습니다. :)

출처: @ye._.vely618

호흡기 바이러스 진단의 새로운 시대: 메타게놈 차세대 시퀀싱(mNGS) 분석법

오늘은 metagenomic 방법을 활용한 진단 방법에 대한 논문을 가져와봤습니다. 제목은 Laboratory validation of a clinical metagenomic next-generation sequencing assay for respiratory virus detection and discovery 으로 원래는 호흡기 바이러스를 진단하는 방법으로 기존의 RT-PCR보다 metagenomic이 더 좋을 것 같다는 연구결과를 출판했네요.

DOI: 10.1038/s41467-024-51470-y

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## 호흡기 바이러스 진단의 새로운 시대, 메타게놈 분석

**바이러스 감염, 이제 더 빠르고 정확하게 진단한다!**

감기, 독감 등 호흡기 질환에 걸리면 우리는 병원을 찾아 진단을 받고 치료를 시작합니다. 그런데 이러한 호흡기 질환을 일으키는 원인은 다양한 바이러스일 수 있습니다. 과거에는 특정 바이러스를 하나씩 검사하는 방법밖에 없었지만, 최근에는 한 번에 여러 종류의 바이러스를 동시에 검사할 수 있는 **다중 RT-PCR**이라는 검사법이 널리 사용되고 있습니다. 하지만 이 방법으로도 모든 바이러스를 검출하기에는 한계가 있었습니다.

**메타게놈 분석이란 무엇일까요?**

여기서 **메타게놈 분석**이라는 새로운 기술이 등장했습니다. 메타게놈이란 특정 환경에 존재하는 모든 생물체의 유전 정보를 통틀어 일컫는 말입니다. 마치 바닷물 한 숟가락에 사는 모든 미생물의 DNA를 한꺼번에 분석하는 것과 같습니다. 호흡기 바이러스 진단에 메타게놈 분석을 적용하면, 환자의 샘플에서 존재하는 모든 바이러스의 유전 정보를 한꺼번에 분석하여 어떤 종류의 바이러스에 감염되었는지 정확하게 알 수 있습니다.

**새로운 연구, 메타게놈 분석의 가능성을 보여주다!**

최근 발표된 연구에서는 메타게놈 분석을 이용하여 호흡기 바이러스를 진단하는 새로운 방법을 개발하고, 기존의 다중 RT-PCR 검사와 비교하여 그 정확성을 입증했습니다. 이 연구에서는 환자의 콧물이나 가래 등에서 채취한 샘플을 이용하여 메타게놈 분석을 수행하고, 그 결과를 다중 RT-PCR 검사 결과와 비교했습니다. 그 결과, 메타게놈 분석은 다중 RT-PCR 검사와 비슷하거나 더 높은 정확도로 호흡기 바이러스를 진단할 수 있음을 확인했습니다.

**메타게놈 분석의 장점**

* **빠른 진단:** 한 번의 검사로 다양한 종류의 바이러스를 동시에 검출할 수 있어 진단 시간을 단축시킬 수 있습니다.

* **높은 정확도:** 기존의 다중 RT-PCR 검사와 비슷하거나 더 높은 정확도를 보여줍니다.

* **새로운 바이러스 발견:** 아직 알려지지 않은 새로운 바이러스까지도 발견할 수 있습니다.

**메타게놈 분석의 단점**

* **고가의 비용:** 분석 장비와 시약 등이 고가이므로 검사 비용이 다소 높을 수 있습니다.

* **복잡한 분석 과정:** 분석 과정이 복잡하여 전문 인력이 필요합니다.

**메타게놈 분석이 우리 삶에 미치는 영향**

메타게놈 분석 기술은 호흡기 질환 진단뿐만 아니라, 감염병 예방 및 치료에도 큰 기여를 할 것으로 기대됩니다. 

* **신종 감염병 조기 진단:** 새로운 바이러스가 발생하더라도 빠르게 진단하고 확산을 막을 수 있습니다.

* **맞춤형 치료:** 환자에게 감염된 바이러스에 맞는 최적의 치료법을 제공할 수 있습니다.

* **감염병 감시 시스템 구축:** 메타게놈 분석을 통해 감염병 발생 상황을 실시간으로 모니터링하고, 유행을 예측할 수 있습니다.

**결론**

메타게놈 분석은 호흡기 바이러스 진단의 새로운 시대를 열었습니다. 이 기술은 빠르고 정확한 진단을 가능하게 하여 환자의 치료 효과를 높이고, 감염병 예방에도 기여할 것으로 기대됩니다. 앞으로 메타게놈 분석 기술이 더욱 발전하여 우리의 건강한 삶에 기여하기를 기대합니다.

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최근, 의료 분야에서는 바이러스 감염을 빠르고 정확하게 진단하기 위한 기술 개발이 활발하게 이루어지고 있습니다. 그 중에서도, 메타게놈과 다중 RT-PCR은 바이러스 진단 분야에서 주목받고 있는 기술입니다.

메타게놈이란, 생물체 내에 존재하는 모든 유전체를 의미합니다. 이 기술은 바이러스, 박테리아, 곰팡이, 기생충 등 다양한 병원체를 한 번에 검출할 수 있는 장점이 있습니다. 이번에 소개할 연구에서는 메타게놈 차세대 시퀀싱(mNGS)을 이용하여 호흡기 바이러스를 검출하고, 이를 기존의 다중 실시간 역전사 중합효소 연쇄반응(RT-PCR)과 비교하여 정확도를 검증하였습니다.

연구팀은 mNGS 분석법을 개발하고, 이를 상기도 면봉 및 기관지폐포 세척 샘플에서 24시간 이내에 비특이적 바이러스 병원체를 검출할 수 있도록 했습니다. 이 분석법은 기존의 다중 RT-PCR 검사와 비교하여 93.6%의 민감도, 93.8%의 특이도, 93.7%의 정확도를 보였습니다. 또한, 불일치 테스트와 임상 판결 후 전체 예측 일치도는 97.9%로 상승했으며, 이는 RT-PCR(95.0% 일치)보다 우수한 결과입니다.

이러한 메타게놈 분석 방법의 장점은 바이러스의 종류와 상관없이 한 번에 검출할 수 있다는 것입니다. 또한, 이 방법은 기존의 방법으로는 검출하기 어려운 신종 및 신흥 바이러스를 신속하게 검출할 수 있어 향후 발생할 수 있는 바이러스 팬데믹에 대한 대응 능력을 강화할 수 있습니다. 하지만, 이 기술은 비용이 많이 들고, 분석 시간이 길다는 단점이 있습니다.

이번 연구는 메타게놈 분석 기술의 발전과 함께 바이러스 진단 분야의 새로운 가능성을 보여주었습니다. 앞으로 이 기술이 더욱 발전하여, 보다 빠르고 정확한 바이러스 진단이 가능해질 것으로 기대됩니다. 이를 통해, 바이러스 감염으로 인한 피해를 최소화하고, 건강한 사회를 유지하는 데 큰 도움이 될 것입니다.

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**호흡기 바이러스 진단의 새로운 시대를 열다: 메타게놈 차세대 시퀀싱(mNGS) 분석법**  

호흡기 감염은 감기처럼 흔한 경우부터 심각한 폐렴에 이르기까지 우리의 건강에 큰 영향을 미칩니다. 하지만 정확한 병원체를 알아내는 것은 간단하지 않습니다. 최근 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 기존의 다중 RT-PCR보다 더 혁신적인 **메타게놈 차세대 시퀀싱(mNGS)** 분석법이 개발되고 검증되었습니다. 오늘은 이 기술이 무엇인지, 어떤 장점과 특징이 있는지, 그리고 우리의 삶에 어떤 영향을 미칠 수 있는지에 대해 쉽게 풀어보겠습니다.  

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### **1. 메타게놈과 다중 RT-PCR이란?**  

**메타게놈**은 환경에 존재하는 모든 유전 정보를 한꺼번에 분석하는 기술입니다. 이를 통해 하나의 샘플에서 바이러스, 박테리아, 진균 등 다양한 병원체를 확인할 수 있죠.  

반면에, **다중 RT-PCR**은 우리가 원하는 특정 바이러스의 유전자를 증폭하여 진단하는 방법입니다. 하지만 이 방법은 사전에 알고 있는 바이러스만 확인할 수 있다는 한계가 있습니다.  

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### **2. mNGS 분석법: 어떻게 작동할까요?**  

이번 연구에서 개발된 **mNGS 분석법**은 기존의 한계를 뛰어넘습니다. 이 기술은 샘플에서 추출한 모든 유전 정보를 한 번에 읽고, 어떤 병원체인지 분석합니다.  

 연구진은 다음과 같은 과정을 통해 기술을 구현했습니다:  

1. 샘플에서 바이러스와 숙주(인체) 유전자를 분리.  

2. RNA와 DNA를 분석하여 유전체 데이터를 생성.  

3. **SURPI+ 파이프라인**이라는 소프트웨어를 통해 어떤 병원체인지 식별.  

4. 분석 결과를 바탕으로 바이러스 농도를 계산하고 질병의 심각성을 평가.  

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### **3. mNGS 분석법의 특징과 장점**  

**① 폭넓은 병원체 탐지**  

기존 다중 RT-PCR은 미리 알고 있는 바이러스만 탐지할 수 있었지만, mNGS는 **알려지지 않은 새로운 바이러스**도 탐지할 수 있습니다. 특히 SARS-CoV-2처럼 변이가 많은 바이러스도 정확히 파악합니다.  

**② 빠른 분석 시간**  

이 기술은 24시간 이내에 결과를 제공합니다. 기존의 PCR 기반 진단법이 수일이 걸리는 경우와 비교하면 매우 빠릅니다.  

**③ 신뢰성 높은 결과**  

mNGS는 민감도 93.6%, 특이도 93.8%로, 기존 다중 RT-PCR과 거의 동일한 정확도를 보였습니다.  

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### **4. 한계점과 보완이 필요한 점**  

**① 비용 문제**  

mNGS는 최첨단 기술을 사용하기 때문에 검사 비용이 기존 RT-PCR보다 비쌉니다. 다만, 많은 병원체를 한 번에 탐지할 수 있어 일부 환자에게는 비용 효율적일 수 있습니다.  

**② 복잡한 분석 과정**  

이 기술은 고도의 장비와 전문성이 필요하며, 모든 실험실에서 쉽게 사용할 수 있는 것은 아닙니다.  

**③ 제한된 표본**  

이번 연구는 미국 환자 샘플에 국한되었으며, 드문 호흡기 바이러스에 대한 추가 연구가 필요합니다.  

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### **5. 우리의 삶에 미치는 영향**  

이 기술은 감염병 진단의 패러다임을 바꿀 수 있습니다.  

- **신종 바이러스 조기 탐지**: 다음 팬데믹이 발생했을 때, 기존 PCR로는 탐지되지 않는 새로운 바이러스도 빠르게 확인할 수 있습니다.  

- **개인 맞춤형 치료**: 바이러스 농도를 정확히 측정하여 질병의 중증도를 평가하고 적절한 치료를 제공합니다.  

- **공중 보건 강화**: 신속한 진단을 통해 전염병의 확산을 막고, 효과적인 방역 조치를 취할 수 있습니다.  

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### **6. 결론**  

mNGS 분석법은 기존 다중 RT-PCR의 한계를 극복하며, 호흡기 감염 진단에 새로운 지평을 열고 있습니다. 비록 비용과 장비의 문제로 모든 병원에서 사용되기까지는 시간이 걸리겠지만, 앞으로의 감염병 대응에서 중요한 역할을 할 것입니다.  

호흡기 감염으로 병원을 찾는 환자에게 더 빠르고 정확한 진단을 제공할 미래를 기대하며, 이 기술이 우리의 건강과 안전을 지키는 데 큰 기여를 할 것을 확신합니다.  

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## 눈에 보이지 않는 적, 바이러스: 메타게놈 분석으로 정확하게 찾아내다!

감기, 독감, 코로나19… 우리를 괴롭히는 호흡기 바이러스는 종류도 많고 변이도 빨라 정확한 진단이 어려운 경우가 많습니다. 기존에 널리 사용되던 다중 RT-PCR 검사는 빠르고 저렴하지만, 알려진 바이러스만 검출할 수 있다는 한계가 있었죠.

하지만 최근 과학자들은 **메타게놈 분석**이라는 새로운 무기를 개발했습니다. 마치 탐정처럼, 샘플 속에 숨어있는 모든 유전 정보를 샅샅이 뒤져 **알려지지 않은 바이러스까지 찾아낼 수 있는** 강력한 기술입니다.

### 메타게놈 분석: 첨단 기술로 바이러스의 정체를 밝히다

메타게놈 분석은 차세대 염기서열 분석(NGS) 기술을 이용하여 샘플에 존재하는 모든 미생물의 유전 정보를 분석하는 방법입니다. 마치 퍼즐 조각을 맞추듯, 수많은 유전 정보 조각들을 분석하여 바이러스를 포함한 다양한 미생물의 존재를 확인하고, 심지어 **새로운 바이러스까지 발견**할 수 있습니다.

### 기존 검사법과 비교: 메타게놈 분석의 장점과 단점

**다중 RT-PCR 검사**는 특정 바이러스의 유전자를 증폭하여 검출하는 방법입니다. 빠르고 저렴하지만, 미리 알려진 바이러스만 검출할 수 있다는 단점이 있습니다. 반면 **메타게놈 분석**은 샘플에 존재하는 모든 바이러스를 검출할 수 있기 때문에 **새로운 바이러스**를 발견하거나 **여러 종류의 바이러스가 동시에 감염**된 경우에도 정확한 진단이 가능합니다.

하지만 메타게놈 분석은 다중 RT-PCR 검사보다 비용이 많이 들고 분석 시간이 오래 걸린다는 단점이 있습니다. 또한, 아직까지는 모든 병원에서 메타게놈 분석을 시행할 수 있는 것은 아닙니다.

### 메타게놈 분석, 우리 삶을 어떻게 바꿀까?

메타게놈 분석 기술은 **새로운 바이러스의 진단**과 **감염병 발생 예측**에 큰 도움을 줄 수 있습니다. 또한 개인 맞춤형 치료법 개발에도 활용될 수 있을 것으로 기대됩니다.

### 연구 결과: 메타게놈 분석, 정확도 높고 새로운 바이러스도 찾아내

최근 미국 캘리포니아 대학교 샌프란시스코 연구팀은 호흡기 바이러스 진단을 위한 메타게놈 분석 방법을 개발하고, 그 정확도를 기존의 다중 RT-PCR 검사와 비교하는 연구를 진행했습니다. 연구 결과, **메타게놈 분석은 다중 RT-PCR 검사와 비슷한 수준의 정확도**를 보였으며, **기존 검사에서 놓친 바이러스까지 찾아내는** 뛰어난 성능을 입증했습니다.

특히 메타게놈 분석은 다중 RT-PCR 검사에서 검출하지 못했던 **라이노바이러스 C**를 정확하게 진단했습니다. 라이노바이러스 C는 급성 축삭 수막염 등 심각한 질환을 유발할 수 있는 바이러스입니다.

### 더 빠르고 정확한 진단을 향하여

연구팀은 메타게놈 분석 시간을 단축하고 자동화하여 **더 빠르고 효율적인 검사**를 가능하게 했습니다. 또한, **새로운 바이러스를 더 잘 찾아낼 수 있도록** 분석 방법을 개선했습니다.

### 메타게놈 분석의 미래: 감염병 진단의 새로운 지평을 열다

메타게놈 분석은 아직까지는 비용과 시간 측면에서 개선의 여지가 있습니다. 하지만 기술 발전과 함께 더욱 빠르고 저렴해진다면 **감염병 진단과 치료에 혁신**을 가져올 수 있을 것으로 기대됩니다. 앞으로 메타게놈 분석은 **인류의 건강을 지키는 중요한 도구**로 자리매김할 것입니다.

기존의 RT-PCR의 경우 target을 알고 있어야 진단을 할 수 있다는 한계가 있다고 얘기하는데 metagenomic도 탐지는 할 수 있으나 탐지한 것이 무엇인지를 알려면.... 결국 알고 있어야 한다는건 매한가지인것 같은데..

그래도 새로운 병원균 종이나 변종이나 발생 할 때 마다 업데이트를 하는것 보다는 빠르게 대응을 할 수 있다는 장점이 있을것 같기는 하네요 :)

출처: @ye._.vely618

메타지놈은 kaiju와 함께

코펜하겐에 계시는 이름좀 들어본 A. Krogh옹이 속한 팀(저자가 2명인건 비밀)에서 출판한 메타지놈 classification 분석 툴인 kaiju (1저자님이 퍼시픽림좀 보신듯.. 그럼 kaiju이후 analysis pipeline은 jager인건가)에 대해서 잠시 얘기해 보도록 하겠습니다.

웹서버 : http://kaiju.binf.ku.dk/
논문 : Fast and sensitive taxonomic classification for metagenomics with Kaiju
현재 kaiju버전 : https://github.com/bioinformatics-centre/kaiju/releases/tag/v1.7.1


모 이제 metagenome이야 쩔 핫해요라는거는 일주일에 한두번은
수십억 L. 로 시작하는 미생물들을 우리 입안에 털어넣고 있는이상 따로 말해야하는가?

그렇지만 아직도 연구할건 많다는건 비밀이라서
많은 연구자들이 다양한 연구를 하기위해 이것저것 시도를 할 때
사용할 도구들을 계속 만들고 있는데 이 kaiju 또한 그런 도구중 하나 되겠습니다.

모 아이디어는 기존에는 DNA read를 었어서 DNA랑 비교했는데
우리 그러지 말고 단백질 조각이랑 비교하면 어떻겠니? 하는 논문 되겠습니다.

걍 제일 중요한 Figure

결론: DNA-DNA 비교 하지말고 DNA-Protein비교가 더 좋지? 되겠습니다.


그리고 위의 그림으로만 믿지 못하는 (저같은) 닝겐들을 위해서
그럼 너님들을 위해서 real 샘플에서 결과를 보여주지 훗
기대하시라고!

됐냐?

추가적으로 전세계적으로 NGS는 일루미나느님이 잡고 있다보니 저자분들께서
HiSeq(Short)과 MiSeq(Long)에 대해서 kaiju와 kreken으로 비교해두었습니다.
HiSeq에서는 두 프로그램의 sensitivity나 precision은 별로 차이가 없었고 MiSeq결과에서는 그래도 (phylum 수준에서나마) kaiju(그냥도 아니고 greedy-5 모드)가 karken보다 조금더 높은 sensitivity와 precision을 보여준다고 합니다.

결론은 Microbiome은 MiSeq으로 대동단결(진정 MiSeq밖에 없는것인가.. Orz)

출처: @sana_twice.09