초록 ▼

서론
사람의 장내 마이크로바이옴은 다양한 미생물 군집을 이루고 있다. 최근 차세대염기서열 분석 기술의 발달로 인하여 다양한 질병과의 연관성이 밝혀지고 있다. 하지만, 장내 마이크로바이옴 분석은 검사실간, 검사자간의 발생가능한 다양성에 의해서 검사 방법의 표준화가 선행되어야 한다. 검사결과에 영향을 미치는 요인은 검체채취, 보관, DNA 추출, 염기서열 분석, 결과 분석 등 모든 과정에서 발생할 수 있다.

방법 및 결과
본 연구과제는 크게 2가지 주제로 구성되어 있다. 첫 번째는 마이크로바이옴 분석을 위한 표준

서론
사람의 장내 마이크로바이옴은 다양한 미생물 군집을 이루고 있다. 최근 차세대염기서열 분석 기술의 발달로 인하여 다양한 질병과의 연관성이 밝혀지고 있다. 하지만, 장내 마이크로바이옴 분석은 검사실간, 검사자간의 발생가능한 다양성에 의해서 검사 방법의 표준화가 선행되어야 한다. 검사결과에 영향을 미치는 요인은 검체채취, 보관, DNA 추출, 염기서열 분석, 결과 분석 등 모든 과정에서 발생할 수 있다.

방법 및 결과
본 연구과제는 크게 2가지 주제로 구성되어 있다. 첫 번째는 마이크로바이옴 분석을 위한 표준화 연구이며, 두 번째는 항생제 사용 전.후 환자의 마이크로바이옴을 분석하는 것이다.
마이크로바이옴 분석 표준화를 위하여 2차례 실험을 진행하였다. 1차 실험에서는 9개의 건강인 유래 변검체를 이용하여 4가지 DNA 추출 장비와 3가지 염기서열 분석 플랫폼을 이용하여 총 118건의 마이크로바이옴 분석을 통해 결과를 분석하였다. DNA 추출 장비의 종류가 결과에 영향을 미쳤으며, 특히 MagMAX core와 MagMAX Microbiome에서 다양성이 가장 높았으며, Actinobacteria와 Firmicutes가 높은 비율로 관찰되었고, Bacteroidetes가 낮은 비율로 관찰되었다. 2차 실험에서는 건강인 유래 변검체 24개와 상용화된 QC 물질을 포함한 25개 검체를 대상으로 2가지의 DNA 추출장비와 4가지의 염기서열 분석플랫폼을 이용하여 총 200건의 마이크로바이옴 분석을 시행하였다. 현재 분석을 진행중이며, 16S rRNA 유전자 amplicon sequencing 방법이 shotgun WGS 방법에 비해 DNA 추출장비에 따른 영향이 적은 것을 확인하였다.
전향적 환자 모집을 통한 항생제 전후 마이크로바이옴 변화 분석을 위하여 정형외과 환자 57명을 모집하였으며, 항생제 투여전, 항생제 투여후, 및 회복 후, 종단적으로 3회 검체를 채취하여 마이크로 바이옴의 변화 양상을 분석하였으며, 비교군으로 60명의 정상인으로부터 검체를 수집하여 microbiome을 분석하고 있다. 또한, 변검체에서 장내세균을 분리하여 감수성 시험과 특성분석을 진행하였다.

결론
마이크로바이옴 분석은 샘플 채취부터 결과 분석까지 다양한 단계로 진행이 되며, 각 단계에서 검사결과에 영향을 미치는 요인들이 있다. 본 연구에서도 표준화를 위한 실험을 진행하였고, DNA 추출법, 염기서열 분석 플랫폼에 따라 결과가 다르게 도출되는 것을 확인하였다. 추후 마이크로바이옴 분석 가이드라인 확립을 위한 중요한 기초자료가 될 것으로 판단된다.

(출처 : 요약문 4p)

Abstract ▼

Introduction
Human gastorintestinal tract harbors a wide range of microorganisms including bacteria, archaea, bacteriophages, eukaryotic virus, and fungi. Following the advancements in next generation sequencing technologies, human gut microbiome has been widely investigated to reveal the associa

Introduction
Human gastorintestinal tract harbors a wide range of microorganisms including bacteria, archaea, bacteriophages, eukaryotic virus, and fungi. Following the advancements in next generation sequencing technologies, human gut microbiome has been widely investigated to reveal the associations between the microbial communities and host conditions including obesity, autoimmune disease, and cancer. In the other hand, unsettling variability in the data obtained by different laboratories has been discovered. The variability could be occurred in every step in microbial analyses including sampling and preservation, DNA extraction, sequencing, and bioinformatic analysis.

Method and Results
This R&D project is consist of two main subjects: 1) standardization of microbiome analysis, and
2) analysis of microbiome changes in clinical patients before and after antimicrobial administration.
For the standardization of microbiome analysis, two sets of experiments were performed. In the experiment #1, nine stool samples were investigated with four DNA extraction kits and three sequencing platforms. The type of DNA extraction equipment influenced the results. Especially, MagMAX core and MagMAX microbiome showed the higher diversity than other kits, and they exhibited higher proportion of Actinobacteria and Firmicutes and lower proportion of Bacteroidetes comparing with Promega and Chemagic. In the experiment #2, 24 stool samples and one commercial QC material was investigated with two DNA extraction kits and four sequencing platforms. The analysis process is on-going, and 16S rRNA amplicon sequencing method showed low variablity according to the type of DNA extraction kit.
For the analysis of microbiome changes in clinical patients before and after antimicrobial administration, 64 orthopedic patients were recruited, and 57 were enrolled in this study until 22/12/15. For the comparison, 60 stool samples from normal population were also collected.

Conclusion
Microbiome analysis is carried out in various steps from sample collection to bioinformatic analysis, and there are many factors that affect results at each stage. In this study, an experiment was conducted for standardiztion, and it was confirmed that the results were discrepant according to the DNA extraction method and the sequence analysis platform. It is expected to be an important basic data for establishing guidelines for microbiome analysis in the future.

(source : Summary 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 목차 ... 3
• 요약문 ... 4
• Summary ... 5
• 학술연구개발용역과제 연구결과 ... 6
• 제1장 최종 목표 ... 6
• 제2장 국내외 기술 현황 ... 19
• 제3장 최종 연구 내용 및 방법 ... 24
• 제4장 최종 연구 결과 ... 28
• 제5장 연구결과 고찰 및 결론 ... 42
• 제6장 연구개발성과의 관리 및 활용계획 ... 43
• 제7장 연구용역과제 진행과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 45
• 제8장 기타 중요변경사항 ... 45
• 제9장 연구비 사용 내역 및 연구원 분담표 ... 46
• 제10장 참고문헌 ... 50
• 제11장 첨부서류 ... 52
• 끝페이지 ... 53