안녕하세요, 테라노트 입니다! FFPE DNA의 주요 문제점과 해결방안을 소개해드릴게요 :)
2025. 3. 6.
[테라젠바이오-테라노트] FFPE DNA의 주요 문제점과 해결방안을 알아봅시다!
안녕하세요, 테라노트 입니다! FFPE DNA의 주요 문제점과 해결방안을 소개해드릴게요 :)
안녕하세요 😊테라노트입니다.📖
오늘은 임상/병리 연구에서 가장 표준적으로 조직을 보존하는 방식인 FFPE(Formalin,Fixation,with,Paraffin-Embedding) 조직 보관방법에 대해 알아보겠습니다. FFPE는 비용이 저렴하고 보관이 편리하여 널리 활용되고 있는데요. 하지만 포르말린 처리로 인해 DNA에 다양한 화학적 변형을 유발하여 시퀀싱 오류(Artifact)가 발생하고 정확한 변이 분석에 어려움이 있습니다.
논문에서 소개하고 있는 FFPE DNA의 주요 문제점(특징)과 이 문제점들을 해결하기 위한 테라젠바이오의 기술에 대해 소개해드리겠습니다.
(그림1.A) 염기수정 (Base modification) ① 포르말린이 A/C/G 염기의 아민기(NH₂)와 반응을 해서, 결합을 하고, DiHydroxy-methyl species 구조를 이룸 ② DiHydroxy-methylspecies 구조가 H₂O와 결합하면, Imine 구조로 변하고,Imine에서 H₂O가 떨어져나가면, 다시 DiHydroxy-methylspecies 구조가 됨
(그림1.B) 공유결합 형성 (Covalent cross-linkage)
(A)과정으로 생성된 DiHydroxy-methylspecies와 Imine 구조가 Methylenebridge를 형성하면서, 마주보는 G-C염기 간 수소결합이 공유결합으로 바뀌게 됨.
➜ 이중가닥이 분리가 안되어서 시퀀싱 불가
(그림1.C) 염기 절제 (Base excision)
A/T/C/G 염기와 당의 결합(N-glycosylic bond)이 가수분해 되면서 당-염기 사슬이 끊어지고, 염기가 소실된 APsite가 발생됨.
➜ 실제 시퀀싱 과정에서 Artifact와 PCR 오류를 유발함. (Sequence와 다른 염기로 시퀀싱)
포르말린 고정으로 발생하는 FFPE DNA 시퀀싱 문제점을 확인하기 위해, 동일한 5샘플의 FF-FFPE pair의 시퀀싱 결과를 비교하였습니다.
▲ 그림 2. FFPE에서 발생하는 특징 (Artifact)
(그림2.A) FFPE에서 관찰된 Artifact의 비율
FFPE에서 가장 흔한 Artifact 유형은 C>T/G>A로, 이는 Cytosine deamination로 발생한 변이
(그림2.B) FF대비 FFPE에서 관찰된 Artifact의 증가율 C>T/G>A의 경우, FF와 비교했을 때 7배증가
(그림2.C) FFPE Artifact별 AF 분포 FFPE Artifact의 AF(Allele Frequency)는 대체로 1% 미만이나, 10%를 초과하는 경우도 있음
(그림2.D) Sequence Duplicate Ratio FFPE는 FF에 비해 중복된 시퀀스 비율이 2배 가량 높음
(그림2.E) Library Insert Size FFPE는 심각한 fragmentation으로 인해 FF에 비해 절반수준으로 감소
(그림2.F) Coverage Bias FFPE샘플은 FF샘플에 비해 Coverage Uniformity가 낮음(불균형)
결론적으로, FFPE-DNA는 FF-DNA에 비해 더 많은 오류(Artifacts)가 발생하며, 데이터 품질에 부정적인 영향을 미칩니다.
📌 테라젠바이오의 솔루션 : DEEPOMICS® FFPE
테라젠바이오는 이러한 한계를 극복하기 위해 AI 기반 DEEPOMICS® FFPE 기술을 개발했습니다. DEEPOMICS® FFPE는 WES은 물론 WGS 데이터에서도 FFPE 유래 Artifact(인공변이)를 제거하는 동시에 True Variant(체세포 변이)를 최대한 보존하는 딥러닝 모델입니다.
▲ 그림 3. 기존 기술과의 비교
그림3은 기존 Best Tool과 성능을 비교한 결과입니다. 기존 기술이 True Variant를 상당 수 제거하는 한계를 보이는 것과 달리, DEEPOMICS® FFPE는 Artifact를 효과적으로 제거함과 동시에 약 90% 이상의 True Variant를 보존합니다.
테라젠바이오는 FFPE 검체의 NGS 분석 정확도를 높여, FFPE 샘플 하나로 병리 진단과 NGS 분석을 동시에 수행할 수 있는 목표를 가지고 있으며, 이를 위해 지속적으로 기술 개발에 매진하고 있습니다. 앞으로 나올 관련한 소식들도 메일을 통해 전달드릴테니 많은 관심과 기대 부탁드립니다. 😉
DEEPOMICS® FFPE의 자세한 사항은 브로셔와 DEEPOMICS® FFPE 뉴스레터를 참고부탁드리며,
추가적으로 궁금하신 사항은 이메일 또는 아래 ‘서비스 문의’ 버튼을 통해 문의해주시면 안내드리겠습니다.