KR102091790B1 - 피검사자와 생물체 간의 유전자 정보를 이용한 유전적 띠 제공 시스템 및 그 방법 - Google Patents

피검사자와 생물체 간의 유전자 정보를 이용한 유전적 띠 제공 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 피검사자와 생물체 간의 유전자 정보를 이용한 유전적 띠 제공 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 피검사자의 유전정보를 다양한 생물체의 게놈과 비교하여 유전적 유사성을 제공하고, 이를 바탕으로 피검사자의 유전적 유사성에 대한 상대적 순위를 계산하여 생물체와 관련된 유전적 띠로 제시하는데 있다.
일례로, 집단 내 소속된 피검사자로부터 각각 채취한 DNA 샘플에 기초하여 피검사자 DNA 서열을 분석하는 DNA 서열 분석부; 상기 피검사자 DNA 서열을 생물체의 표준게놈지도에 각각 비교하여 생물체와 피검사자 간의 유전적 유사도를 계산하는 유전적 유사도 계산부; 및 상기 유전적 유사도에 기초하여, 각 피검사자에 대한 생명체 별 상대적 유사도, 상대적 유사도 순위, 및 상기 집단 내에서 각 생명체에 대한 피검사자 별 상대적 유사도 순위를 포함하는 유전적 띠 정보를 제공하는 유전적 띠 정보 제공부를 포함하는 피검사자와 생물체 간의 유전자 정보를 이용한 유전적 띠 제공 시스템을 개시한다.

Description

피검사자와 생물체 간의 유전자 정보를 이용한 유전적 띠 제공 시스템 및 그 방법{SYSTEM FOR PROVIDNG GENETIC ZODIAC SIGN USING GENETIC INFORMATION BETWEEN EXAMINEES AND ORGANISMS}
본 발명의 실시예는 피검사자와 생물체 간의 유전자 정보를 이용한 유전적 띠 제공 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
모든 지구상의 생물체는 똑같은 유전물질을 가지고 있어, 아무리 유전적 거리가 멀어도 어떠한 형태로든 생물체 간의 상관성을 표현할 수 있다.
따라서, 동물, 식물, 미생물, 바이러스 등은 이들의 게놈에 속한 각종 유전자, RNA(Ribonucleic acid), 후성 유전자, 단백질 등 유전자 변에서 비롯한 유전적 지표를 이용하여 상호 연관성의 정도를 갖는 순위를 책정하여 표현할 수 있다.
이러한 유전적 상관성 정보는 오락적, 의료적, 생물학적, 기타 실용적인 목적으로서 매우 다양한 응용이 가능하다. 모든 생물체의 유전자 기반의 연관성을 인간 개개인의 게놈의 유전자 기반의 다양성과 비교할 수 있다.
이러한 비교 결과를 개개인이 속한 집단 내에서 상대적으로 어떤 개인이 다른 개인보다 타 종의 게놈 정보에 더 가까운지 아닌지를 정밀하게 표현할 수 있다.
가장 대표적인 예로, 중화문화권이나 서구의 각종 점성학적인 동물들과 개개인의 유전적 거리를 계산이 가능하다. 중국문화권의 경우, 12가지 동물을 활용해 매해를 상징하며, 이는 한국을 비롯한 동북아시아, 중앙아시아, 동남아시아, 서남아시아까지 널리 통용되고 있다. 서구나 문화권에도 이런 12가지 동물과 연관성이 있다. 나라마다 12가지 동물의 종류가 유사하거나 상이한데, 예를 들어, 베트남과 네팔에서는 토끼 띠 대신 고양이 띠가 대신하고, 네팔에서는 용 대신 독수리가 대신한다.
더불어, 같은 해에 태어난 사람은 모두 같은 띠를 갖는다. 뿐만 아니라, 각 문화에서 개개인이 좋아하는 꽃이나 생물에 관한 연관성과 그에 맞는 기호가 있다.
등록특허공보 제10-1708715호(등록일자: 2017년02월15일)
본 발명의 실시예는, 피검사자의 유전정보를 다양한 생물체의 게놈 혹은 게놈 일부와 비교하여 유전적 유사성을 제공하고, 이를 바탕으로 피검사자의 유전적 유사성에 대한 상대적 순위를 계산하여 생물체와 관련된 유전적 띠로 제시하는 피검사자와 생물체 간의 유전자 정보를 이용한 유전적 띠 제공 시스템 및 그 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 피검사자와 생물체 간의 유전자 정보를 이용한 유전적 띠 제공 시스템은, 집단 내 소속된 피검사자로부터 각각 채취한 DNA 샘플에 기초하여 피검사자 DNA 서열을 분석하는 DNA 서열 분석부; 상기 피검사자 DNA 서열을 생물체의 표준게놈지도에 각각 비교하여 생물체와 피검사자 간의 유전적 유사도를 계산하는 유전적 유사도 계산부; 및 상기 유전적 유사도에 기초하여, 각 피검사자에 대한 생명체 별 상대적 유사도, 상대적 유사도 순위, 및 상기 집단 내에서 각 생명체에 대한 피검사자 별 상대적 유사도 순위를 포함하는 유전적 띠 정보를 제공하는 유전적 띠 정보 제공부를 포함한다.
또한, 상기 유전적 유사도 계산부는, 상기 피검사자 DNA 서열을 해독 과정을 통해 다수의 플래그먼트(fragments)의 절대적 DNA 서열을 생성하고, 상기 절대적 DNA 서열을 상기 표준게놈지도의 DNA 서열과 매핑하여 피검사자와 생물체 간의 DNA 매핑율을 계산하고, 계산된 상기 DNA 매핑율에 기초하여 생물체와 피검사자 간의 유전적 유사도를 계산하는 제1 유사도 계산부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 유전적 유사도 계산부는, 상기 피검사자 DNA 서열을 해독 과정을 통해 다수의 플래그먼트(fragments)의 절대적 DNA 서열을 생성하고, 상기 절대적 DNA 서열을 상기 표준게놈지도의 DNA 서열과 매핑하여 상기 절대적 DNA 서열과 상기 표준게놈지도의 DNA 서열과 차이가 나는 DNA 변이(variant)를 추출하고, 추출된 상기 DNA 변이에 기초하여 생물체와 피검사자 간의 유전적 유사도를 계산하는 제2 유사도 계산 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 유전적 유사도 계산부는, 상기 피검사자 DNA 서열을 해독 과정을 통해 다수의 플래그먼트(fragments)의 절대적 DNA 서열을 생성하고, 상기 절대적 DNA 서열을 상기 표준게놈지도의 DNA 서열과 매핑하여 상기 절대적 DNA 서열과 상기 표준게놈지도의 DNA 서열과 차이가 나는 DNA 변이(variant)를 추출하고, 추출된 상기 DNA 변이와 피검사자의 유전정보를 기반으로 생물체와 피검사자 간의 유전적 거리(genetic distance)를 측정하고, 측정된 상기 유전적 거리에 기초하여 생물체와 피검사자 간의 유전적 유사도를 계산하는 제3 유사도 계산부를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 피검사자와 생물체 간의 유전자 정보를 이용한 유전적 띠 제공 방법은, 집단 내 소속된 피검사자로부터 각각 채취한 DNA 샘플에 기초하여 피검사자 DNA 서열을 분석하는 DNA 서열 분석 단계; 상기 피검사자 DNA 서열을 생물체의 표준게놈지도에 각각 비교하여 생물체와 피검사자 간의 유전적 유사도를 계산하는 유전적 유사도 계산 단계; 및 상기 유전적 유사도에 기초하여, 각 피검사자에 대한 생명체 별 상대적 유사도, 상대적 유사도 순위, 및 상기 집단 내에서 각 생명체에 대한 피검사자 별 상대적 유사도 순위를 포함하는 유전적 띠 정보를 제공하는 유전적 띠 정보 제공 단계를 포함한다.
또한, 상기 유전적 유사도 계산 단계는, 상기 피검사자 DNA 서열을 해독 과정을 통해 다수의 플래그먼트(fragments)의 절대적 DNA 서열을 생성하고, 상기 절대적 DNA 서열을 상기 표준게놈지도의 DNA 서열과 매핑하여 피검사자와 생물체 간의 DNA 매핑율을 계산하고, 계산된 상기 DNA 매핑율에 기초하여 생물체와 피검사자 간의 유전적 유사도를 계산하는 제1 유사도 계산 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 유전적 유사도 계산 단계는, 상기 피검사자 DNA 서열을 해독 과정을 통해 다수의 플래그먼트(fragments)의 절대적 DNA 서열을 생성하고, 상기 절대적 DNA 서열을 상기 표준게놈지도의 DNA 서열과 매핑하여 상기 절대적 DNA 서열과 상기 표준게놈지도의 DNA 서열과 차이가 나는 DNA 변이(variant)를 추출하고, 추출된 상기 DNA 변이에 기초하여 생물체와 피검사자 간의 유전적 유사도를 계산하는 제2 유사도 계산 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 유전적 유사도 계산 단계는, 상기 피검사자 DNA 서열을 해독 과정을 통해 다수의 플래그먼트(fragments)의 절대적 DNA 서열을 생성하고, 상기 절대적 DNA 서열을 상기 표준게놈지도의 DNA 서열과 매핑하여 상기 절대적 DNA 서열과 상기 표준게놈지도의 DNA 서열과 차이가 나는 DNA 변이(variant)를 추출하고, 추출된 상기 DNA 변이와 피검사자의 유전정보를 기반으로 생물체와 피검사자 간의 유전적 거리(genetic distance)를 측정하고, 측정된 상기 유전적 거리에 기초하여 생물체와 피검사자 간의 유전적 유사도를 계산하는 제3 유사도 계산 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 피검사자의 유전정보를 다양한 생물체의 게놈 혹은 게놈의 일부와 비교하여 유전적 유사성을 제공하고, 이를 바탕으로 피검사자의 유전적 유사성에 대한 상대적 순위를 계산하여 생물체와 관련된 유전적 띠로 제시하는 피검사자와 생물체 간의 유전자 정보를 이용한 유전적 띠 제공 시스템 및 그 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 피검사자와 생물체 간의 유전자 정보를 이용한 유전적 띠 제공 시스템을 나타낸 개요도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 피검사자와 생물체 간의 유전자 정보를 이용한 유전적 띠 제공 시스템의 전체 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유전적 유사도 계산부의 상세 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 및 제2 유전적 유사도 계산 방식을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제3 유전적 유사도 계산 방식을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유전적 띠 정보 제공부를 통해 제공되는 피검사자에 대한 생명체 별 상대적 유사도와 상대적 유사도 순위 정보를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 유전적 띠 정보 제공부를 통해 제공되는 집단 내에서 각 생명체에 대한 피검사자 별 상대적 유사도 순위 정보를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 유전적 띠 정보 제공부를 통해 최종적으로 제공되는 유전적 띠 정보를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 피검사자와 생물체 간의 유전자 정보를 이용한 유전적 띠 제공 방법을 나타낸 블록도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유전적 유사도 계산 방식을 나타낸 블록도이다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나 이상의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 피검사자와 생물체 간의 유전자 정보를 이용한 유전적 띠 제공 시스템을 나타낸 개요도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 피검사자와 생물체 간의 유전자 정보를 이용한 유전적 띠 제공 시스템의 전체 구성을 나타낸 블록도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유전적 유사도 계산부의 상세 구성을 나타낸 블록도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 및 제2 유전적 유사도 계산 방식을 설명하기 위해 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제3 유전적 유사도 계산 방식을 설명하기 위해 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유전적 띠 정보 제공부를 통해 제공되는 피검사자에 대한 생명체 별 상대적 유사도와 상대적 유사도 순위 정보를 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 유전적 띠 정보 제공부를 통해 제공되는 집단 내에서 각 생명체에 대한 피검사자 별 상대적 유사도 순위 정보를 나타낸 도면이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 유전적 띠 정보 제공부를 통해 최종적으로 제공되는 유전적 띠 정보를 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 피검사자와 생물체 간의 유전자 정보를 이용한 유전적 띠 제공 시스템(100)은 DNA 서열 분석부(110), 유전적 유사도 계산부(120) 및 유전적 띠 정보 제공부(130)를 포함한다.
본 실시예에서는 12간지 동물(쥐, 소, 호랑이, 도끼, 용, 뱀, 말, 양, 원숭이, 닭, 개, 돼지)의 표준게놈지도를 이용하여 피검사자와의 유전적 유사성을 판단할 수 있으며, 이뿐만 아니라 12간지 외 다른 동물, 식물, 미생물 등 다양한 생물체에 대한 표준게놈지도를 이용하여 이들과 피검사자들과의 유전적 유사성을 판단하여 유전적 띠 정보를 제공할 수 있다. 다만, 발명의 이해를 돕기 위하여 이하에는 12간지 동물(쥐, 소, 호랑이, 도끼, 용, 뱀, 말, 양, 원숭이, 닭, 개, 돼지)의 표준게놈지도를 이용하는 것을 일례로 하여 설명한다.
상기 DNA 서열 분석부(110)는, 집단 내 소속된 피검사자로부터 각각 채취한 DNA 샘플에 기초하여 피검사자 DNA 서열을 분석할 수 있다. 이때, 피검사자의 DNA 서열을 해독하는 과정에서 짧은 플래그먼트(fragments)의 절대적 DNA 서열정보만이 생성되는데, 이하 유전적 유사성을 계산하기 위해 상술한 절대적 DNA 서열을 이용한다.
상기 유전적 유사도 계산부(120)는, 피검사자 DNA 서열을 생물체의 표준게놈지도에 각각 비교하여 생물체와 피검사자 간의 유전적 유사도를 계산할 수 있다. 이를 위해, 유전적 유사도 계산부(120)는 DNA 서열의 매핑(mapping) 방식을 이용하는 제1 유사도 계산부(121), DNA 변이(variant) 추출 방식을 이용하는 제2 유사도 계산부(122), 및 유전적 거리(genetic distance) 측정 방식을 이용하는 제3 유사도 계산부(123)을 포함할 수 있다.
상기 제1 유사도 계산부(121)는, 피검사자 DNA 서열을 해독 과정을 통해 다수의 플래그먼트(fragments)의 절대적 DNA 서열을 생성하고, 상대적 DNA 서열을 12간지 동물에 대한 표준게놈지도의 DNA 서열과 매핑하여 피검사자와 해당 동물들 간의 DNA 매핑율을 계산하고, 계산된 DNA 매핑율에 기초하여 동물들과 피검사자 간의 유전적 유사도를 계산할 수 있다. 여기서, 12간지 동물들은 생물체의 일례로, 다른 동물 또는 식물, 미생물 등도 적용하여 이들과 피검사자와의 유전적 유사도를 계산할 수 있다.
좀 더 구체적으로, 피검사자의 DNA 서열이 해독될 때, 짧은 플래그먼트(fragments)의 절대적 DNA 서열정보만이 생산되는데, 해독된 DNA 서열이 어느 영역의 또는 어느 유전자에 해당되는 서열인지는 DNA 서열 자체만 가지고는 판단하기 어렵다. 따라서, 해독된 절대적 DNA 서열이 어느 위치의 DNA 서열인지를 확인하기 위해서는, 각각의 DNA 서열을 해당 생물체(12간지 동물) 표준게놈지도(reference)의 DNA 서열과 비교하여, 피검사자의 각 절대적 DNA 서열이 어느 위치 그리고 어느 유전자에 속하는 DNA 서열인지를 확인하는 과정이 필요하다. 이때, 생물체의 표준게놈지도는 모든 DNA 서열의 순서를 염색체 별로 그 순서를 맞춰 조립해 놓은 정보에 해당된다. 따라서 생물체의 표준게놈지도는 일종의 퍼즐판 역할을 하게 되며, 피검사자의 각각 절대적 DNA 서열은 퍼즐 조각을 해석할 수 있다.　
도 4에 도시된 'Reference'는 12간지 동물의 표준게놈지도에서 연속된 DNA서열을 미리 조립한 것이고, 'short reads'라는 것이 피검자의 짧은 DNA서열 즉 플래그먼트(fragments)의 절대적 DNA 서열에 해당한다. 이와 같은 12간지 동물의 표준게놈지도(reference)에 피검자의 DNA 조각을 매핑(mapping)하면, 여러 동물들의 표준게놈지도(reference)와 피검사자의 DNA 서열이 유사한 부분은 매핑(mapping)이 잘 되며,　DNA 서열이 상이한 부분은 매핑(mapping)이 잘 되지 않는다. 이러한 방식에 따라서, 피검사자의 DNA 서열이 12간지 동물의 표준게놈지도(reference) 대비 얼마나 매핑(mapping)되는지 즉 매핑율(mapping rate)이 얼마인지를 DNA 서열 개수 자체를 계산함으로써 얻을 수 있으며, 이에 따라 12간지 동물과 피검사자 간의 유전적 유사도를 각각 측정할 수 있다.
상기 제2 유사도 계산부(122)는, 피검사자 DNA 서열을 해독 과정을 통해 다수의 플래그먼트(fragments)의 절대적 DNA 서열을 생성하고, 절대적 DNA 서열을 표준게놈지도(reference)의 DNA 서열과 매핑하여 절대적 DNA 서열과 표준게놈지도(reference)의 DNA 서열과 차이가 나는 DNA 변이(variant)를 추출하고, 추출된 DNA 변이에 기초하여 생물체와 피검사자 간의 유전적 유사도를 계산할 수 있다.
좀 더 구체적으로, 도 4를 참조하면 DNA 서열이 매핑(mapping)된 위치는 피검사자의 유전형(genotype) 정보를 확인할 수 있는데, 생물체의 표준게놈지도(reference)와 차이가 나는 DNA 서열이 변이(variant)로 추출될 수 있다. 즉, 매핑(mapping)된 데이터로부터 생물체의 표준게놈지도(reference)와 차이 나는 변이(variant)를 추출하여 생물체와 피검사자 간의 유전적 유사도를 계산할 수 있다. 이때, 생물체와 피검사자 간의 유전적 유사도가 높으면 변이(variant)가 상대적으로 적게 추출되며, 생물체와 피검사자 간의 유전적 유사도가 낮으면 변이(variant)가 상대적으로 많이 추출될 수 있다.
상기 제3 유사도 계산부(123)는, 피검사자 DNA 서열을 해독 과정을 통해 다수의 플래그먼트(fragments)의 절대적 DNA 서열을 생성하고, 절대적 DNA 서열을 표준게놈지도(reference)의 DNA 서열과 매핑하여 절대적 DNA 서열과 표준게놈지도의 DNA 서열과 차이가 나는 DNA 변이(variant)를 추출하고, 추출된 DNA 변이(variant)와 피검사자의 유전정보를 기반으로 생물체와 피검사자 간의 유전적 거리(genetic distance)를 측정하고, 측정된 유전적 거리에 기초하여 생물체와 피검사자 간의 유전적 유사도를 계산할 수 있다.
생물체의 유전정보 유사성을 계산하는 유전영역은 전체 게놈영역이 될 수도 있고, 유전자 등 특정 영역이 될 수 있다. 본 실시예에서 유전적 유사도 혹은 유사성을 계산하기 위하여 특정한 유전영역을 한정하는 것이 아니다.　
본 실시예에 따라 상술한 3가지의 유전적 유사도 계산 방법은 선택적으로 실행 즉, 어느 하나의 방법에 따라 계산할 수 있으며, 필요에 따라 둘 이상의 방법을 선택하여 유전적 유사도의 계산 결과에 대한 신뢰도를 높일 수 있도록 한다.
또한, 유전형(genotype)과 변이(variant) 정보 등을 이용하여 2가지의 개체와 동물 간의 유전적 거리를 직접적으로 계산할 수 있는 공지되어 있다. 계산에 사용될 DNA 위치들을 정의하여, 각 개체와 동물 간에 같고 다른 DNA 위치들의 수를 기준으로 유전적 거리(genetic distance)를 측정하여 생물체와 피검사자 간의 유전적 유사도를 계산할 수 있다. 예를 들어,　도 5에 도시된 바와 같이 계통수 분석(phylogenetic tree), PCA 등 유전적 거리(genetic distance)를 계산하기 위한 다양한 공지 방법들이 있다.
상기 유전적 띠 정보 제공부(130)는, 유전적 유사도에 기초하여 각 피검사자에 대한 생명체 별 상대적 유사도, 상대적 유사도 순위, 및 집단 내에서 각 생명체에 대한 피검사자 별 상대적 유사도 순위를 포함하는 유전적 띠 정보를 제공할 수 있다.
예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이 피검사자에 대한 12간지 동물 별 상대적 유사도와 상대적 유사도 순위를 나타내는 유전적 띠 정보를 제공할 수 있으며, 좀 더 구체적으로 각 피검사자는 쥐(71.98%, 8위), 소(78.54%, 5위), 호랑이(80.45%, 3위), 토끼(78.11%, 7위), 용(43.92%, 11위), 뱀(43.45%, 12위), 말(81.72%, 2위), 양(78.10%, 9위), 원숭이(93.58%, 1위), 닭(46.96%, 10위), 개(80.01%, 4위), 돼지(78.53%, 6위) 간에 상대적 유사도(%)와 상대적 유사도 순위를 각각 표시하여 제공할 수 있다. 도 6에서는 12간지의 동물 순서대로 나열하는 방식으로 제공하였으나, 이에 한정되는 것이 아니라, 상대적 유사도와 유사도 순위에 따라 각 동물들과 그에 대한 유사성 정보가 나타나도록 재정렬하여 제공할 수도 있다. 물론, 본 실시예에서는 12간지의 동물을 일례로 하여 설명하였으나, 다른 동물, 식물, 미생물에 대한 유사성 측정을 통한 유전적 띠 정보를 제공할 수 있다.
한편, 도 7에 도시된 바와 같이 집단 내에서 각 생명체에 대한 피검사자 별 상대적 유사도 순위를 제공할 수 있다. 도 7에서는 100명의 집단 내에서 피검사자 자신이 각각의 12간지 동물에 대하여 각 동물과 얼마나 유전적으로 유사성을 갖는지에 대한 집단 내에서의 순위 정보가 제공될 수 있다.
최종적으로, 도 8에 도시된 바와 같이 각 피검사자는 자신의 어느 동물과 가장 유전적으로 유사한지에 대한 결과정보를 유전적 띠 정보로서 제공 받을 수 있다.
모든 인간은 12간지의 동물 중 영장류인 원숭이와 가장 유사하고, 파충류인 뱀과 가장 상이하다. 따라서, 절대적 유사성을 기준으로 유전적 띠를 제시할 경우 모든 인간은 원숭이 띠를 갖고 된다.
기존 게놈 연구를 통하여, 12간지의 동물과 인간과의 진화적 거리는 쥐는 88백만년, 소는 94백만년, 호랑이는 94백만년, 토끼는 88백만년, 뱀은 320백만년, 말은 94백만년, 양은 94백만년, 원숭이는 28백만년, 닭은 320백만년, 개는 94백만년, 돼지는 94백만년 이라고 보고되어 있다. 이때, 용은 상상의 동물이기 때문에, 용 대신 도마뱀(320백만년)을 활용하여 계산할 수 있다.
따라서, 피검사자가 속한 집단과 비교하여 피검사자가 생물체 별 상대적 유사성 순위를 계산하여 유전적 띠를 제시함으로써 피검사자마다 서로 다른 유전적 띠를 가질 수 있도록 한다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 피검사자와 생물체 간의 유전자 정보를 이용한 유전적 띠 제공 방법을 나타낸 블록도이고, 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유전적 유사도 계산 방식을 나타낸 블록도이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 피검사자와 생물체 간의 유전자 정보를 이용한 유전적 띠 제공 방법(S100)은 DNA 서열 분석 단계(S110), 유전적 유사도 계산 단계(S120) 및 유전적 띠 정보 제공 단계(S130)를 포함한다.
본 실시예에서는 12간지 동물(쥐, 소, 호랑이, 도끼, 용, 뱀, 말, 양, 원숭이, 닭, 개, 돼지)의 표준게놈지도를 이용하여 피검사자와의 유전적 유사성을 판단할 수 있으며, 이뿐만 아니라 12간지 외 다른 동물, 식물, 미생물 등 다양한 생물체에 대한 표준게놈지도를 이용하여 이들과 피검사자들과의 유전적 유사성을 판단하여 유전적 띠 정보를 제공할 수 있다. 다만, 발명의 이해를 돕기 위하여 이하에는 12간지 동물(쥐, 소, 호랑이, 도끼, 용, 뱀, 말, 양, 원숭이, 닭, 개, 돼지)의 표준게놈지도를 이용하는 것을 일례로 하여 설명한다.
상기 DNA 서열 분석 단계(S110)는, 집단 내 소속된 피검사자로부터 각각 채취한 DNA 샘플에 기초하여 피검사자 DNA 서열을 분석할 수 있다. 이때, 피검사자의 DNA 서열을 해독하는 과정에서 짧은 플래그먼트(fragments)의 절대적 DNA 서열정보만이 생성되는데, 이하 유전적 유사성을 계산하기 위해 상술한 절대적 DNA 서열을 이용한다.
상기 유전적 유사도 계산 단계(S120)는, 피검사자 DNA 서열을 생물체의 표준게놈지도에 각각 비교하여 생물체와 피검사자 간의 유전적 유사도를 계산할 수 있다. 이를 위해, 유전적 유사도 계산 단계(S120)는 DNA 서열의 매핑(mapping) 방식을 이용하는 제1 유사도 계산 단계(S121), DNA 변이(variant) 추출 방식을 이용하는 제2 유사도 계산 단계(S122), 및 유전적 거리(genetic distance) 측정 방식을 이용하는 제3 유사도 계산 단계(S123)을 포함할 수 있다.
상기 제1 유사도 계산 단계(S121)는, 피검사자 DNA 서열을 해독 과정을 통해 다수의 플래그먼트(fragments)의 절대적 DNA 서열을 생성하고, 상대적 DNA 서열을 12간지 동물에 대한 표준게놈지도의 DNA 서열과 매핑하여 피검사자와 해당 동물들 간의 DNA 매핑율을 계산하고, 계산된 DNA 매핑율에 기초하여 동물들과 피검사자 간의 유전적 유사도를 계산할 수 있다. 여기서, 12간지 동물들은 생물체의 일례로, 다른 동물 또는 식물, 미생물 등도 적용하여 이들과 피검사자와의 유전적 유사도를 계산할 수 있다.
좀 더 구체적으로, 피검사자의 DNA 서열이 해독될 때, 짧은 플래그먼트(fragments)의 절대적 DNA 서열정보만이 생산되는데, 해독된 DNA 서열이 어느 영역의 또는 어느 유전자에 해당되는 서열인지는 DNA 서열 자체만 가지고는 판단하기 어렵다. 따라서, 해독된 절대적 DNA 서열이 어느 위치의 DNA 서열인지를 확인하기 위해서는, 각각의 DNA 서열을 해당 생물체(12간지 동물) 표준게놈지도(reference)의 DNA 서열과 비교하여, 피검사자의 각 절대적 DNA 서열이 어느 위치 그리고 어느 유전자에 속하는 DNA 서열인지를 확인하는 과정이 필요하다. 이때, 생물체의 표준게놈지도는 모든 DNA 서열의 순서를 염색체 별로 그 순서를 맞춰 조립해 놓은 정보에 해당된다. 따라서 생물체의 표준게놈지도는 일종의 퍼즐판 역할을 하게 되며, 피검사자의 각각 절대적 DNA 서열은 퍼즐 조각을 해석할 수 있다.　
도 4에 도시된 'Reference'는 12간지 동물의 표준게놈지도에서 연속된 DNA서열을 미리 조립한 것이고, 'short reads'라는 것이 피검자의 짧은 DNA서열 즉 플래그먼트(fragments)의 절대적 DNA 서열에 해당한다. 이와 같은 12간지 동물의 표준게놈지도(reference)에 피검자의 DNA 조각을 매핑(mapping)하면, 여러 동물들의 표준게놈지도(reference)와 피검사자의 DNA 서열이 유사한 부분은 매핑(mapping)이 잘 되며,　DNA 서열이 상이한 부분은 매핑(mapping)이 잘 되지 않는다. 이러한 방식에 따라서, 피검사자의 DNA 서열이 12간지 동물의 표준게놈지도(reference) 대비 얼마나 매핑(mapping)되는지 즉 매핑율(mapping rate)이 얼마인지를 DNA 서열 개수 자체를 계산함으로써 얻을 수 있으며, 이에 따라 12간지 동물과 피검사자 간의 유전적 유사도를 각각 측정할 수 있다.
상기 제2 유사도 계산 단계(S122)는, 피검사자 DNA 서열을 해독 과정을 통해 다수의 플래그먼트(fragments)의 절대적 DNA 서열을 생성하고, 절대적 DNA 서열을 표준게놈지도(reference)의 DNA 서열과 매핑하여 절대적 DNA 서열과 표준게놈지도(reference)의 DNA 서열과 차이가 나는 DNA 변이(variant)를 추출하고, 추출된 DNA 변이에 기초하여 생물체와 피검사자 간의 유전적 유사도를 계산할 수 있다.
좀 더 구체적으로, 도 4를 참조하면 DNA 서열이 매핑(mapping)된 위치는 피검사자의 유전형(genotype) 정보를 확인할 수 있는데, 생물체의 표준게놈지도(reference)와 차이가 나는 DNA 서열이 변이(variant)로 추출될 수 있다. 즉, 매핑(mapping)된 데이터로부터 생물체의 표준게놈지도(reference)와 차이 나는 변이(variant)를 추출하여 생물체와 피검사자 간의 유전적 유사도를 계산할 수 있다. 이때, 생물체와 피검사자 간의 유전적 유사도가 높으면 변이(variant)가 상대적으로 적게 추출되며, 생물체와 피검사자 간의 유전적 유사도가 낮으면 변이(variant)가 상대적으로 많이 추출될 수 있다.
상기 제3 유사도 계산 단계(S123)는, 피검사자 DNA 서열을 해독 과정을 통해 다수의 플래그먼트(fragments)의 절대적 DNA 서열을 생성하고, 절대적 DNA 서열을 표준게놈지도(reference)의 DNA 서열과 매핑하여 절대적 DNA 서열과 표준게놈지도의 DNA 서열과 차이가 나는 DNA 변이(variant)를 추출하고, 추출된 DNA 변이(variant)와 피검사자의 유전정보를 기반으로 생물체와 피검사자 간의 유전적 거리(genetic distance)를 측정하고, 측정된 유전적 거리에 기초하여 생물체와 피검사자 간의 유전적 유사도를 계산할 수 있다.
생물체의 유전정보 유사성을 계산하는 유전영역은 전체 게놈영역이 될 수도 있고, 유전자 등 특정 영역이 될 수 있다. 본 실시예에서 유전적 유사도 혹은 유사성을 계산하기 위하여 특정한 유전영역을 한정하는 것이 아니다.　
또한, 유전형(genotype)과 변이(variant) 정보 등을 이용하여 2가지의 개체와 동물 간의 유전적 거리를 직접적으로 계산할 수 있는 공지되어 있다. 계산에 사용될 DNA 위치들을 정의하여, 각 개체와 동물 간에 같고 다른 DNA 위치들의 수를 기준으로 유전적 거리(genetic distance)를 측정하여 생물체와 피검사자 간의 유전적 유사도를 계산할 수 있다. 예를 들어,　도 5에 도시된 바와 같이 계통수 분석(phylogenetic tree), PCA 등 유전적 거리(genetic distance)를 계산하기 위한 다양한 공지 방법들이 있다.
상기 유전적 띠 정보 제공 단계(S130)는, 유전적 유사도에 기초하여 각 피검사자에 대한 생명체 별 상대적 유사도, 상대적 유사도 순위, 및 집단 내에서 각 생명체에 대한 피검사자 별 상대적 유사도 순위를 포함하는 유전적 띠 정보를 제공할 수 있다.
예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이 피검사자에 대한 12간지 동물 별 상대적 유사도와 상대적 유사도 순위를 나타내는 유전적 띠 정보를 제공할 수 있으며, 좀 더 구체적으로 각 피검사자는 쥐(71.98%, 8위), 소(78.54%, 5위), 호랑이(80.45%, 3위), 토끼(78.11%, 7위), 용(43.92%, 11위), 뱀(43.45%, 12위), 말(81.72%, 2위), 양(78.10%, 9위), 원숭이(93.58%, 1위), 닭(46.96%, 10위), 개(80.01%, 4위), 돼지(78.53%, 6위) 간에 상대적 유사도(%)와 상대적 유사도 순위를 각각 표시하여 제공할 수 있다. 도 6에서는 12간지의 동물 순서대로 나열하는 방식으로 제공하였으나, 이에 한정되는 것이 아니라, 상대적 유사도와 유사도 순위에 따라 각 동물들과 그에 대한 유사성 정보가 나타나도록 재정렬하여 제공할 수도 있다. 물론, 본 실시예에서는 12간지의 동물을 일례로 하여 설명하였으나, 다른 동물, 식물, 미생물에 대한 유사성 측정을 통한 유전적 띠 정보를 제공할 수 있다.
한편, 도 7에 도시된 바와 같이 집단 내에서 각 생명체에 대한 피검사자 별 상대적 유사도 순위를 제공할 수 있다. 도 7에서는 100명의 집단 내에서 피검사자 자신이 각각의 12간지 동물에 대하여 각 동물과 얼마나 유전적으로 유사성을 갖는지에 대한 집단 내에서의 순위 정보가 제공될 수 있다.
최종적으로, 도 8에 도시된 바와 같이 각 피검사자는 자신의 어느 동물과 가장 유전적으로 유사한지에 대한 결과정보를 유전적 띠 정보로서 제공 받을 수 있다.
모든 인간은 12간지의 동물 중 영장류인 원숭이와 가장 유사하고, 파충류인 뱀과 가장 상이하다. 따라서, 절대적 유사성을 기준으로 유전적 띠를 제시할 경우 모든 인간은 원숭이 띠를 갖고 된다.
기존 게놈 연구를 통하여, 12간지의 동물과 인간과의 진화적 거리는 쥐는 88백만년, 소는 94백만년, 호랑이는 94백만년, 토끼는 88백만년, 뱀은 320백만년, 말은 94백만년, 양은 94백만년, 원숭이는 28백만년, 닭은 320백만년, 개는 94백만년, 돼지는 94백만년 이라고 보고되어 있다. 이때, 용은 상상의 동물이기 때문에, 용 대신 도마뱀(320백만년)을 활용하여 계산할 수 있다.
따라서, 피검사자가 속한 집단과 비교하여 피검사자가 생물체 별 상대적 유사성 순위를 계산하여 유전적 띠를 제시함으로써 피검사자마다 서로 다른 유전적 띠를 가질 수 있도록 한다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 피검사자와 생물체 간의 유전자 정보를 이용한 유전적 띠 제공 시스템 및 그 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100: 유전 띠 제공 시스템
110: DNA 서열 분석부
120: 유전적 유사도 계산부
121: 제1 유사도 계산부
122: 제2 유사도 계산 단계
123: 제3 유사도 계산부
130: 유전적 띠 정보 제공부
S100: 유전 띠 제공 방법
S110: DNA 서열 분석 단계
S120: 유전적 유사도 계산 단계
S121: 제1 유사도 계산 단계
S122: 제2 유사도 계산 단계
S123: 제3 유사도 계산 단계
S130: 유전적 띠 정보 제공 단계

Claims (8)

  1. 집단 내 소속된 피검사자로부터 각각 채취한 DNA 샘플에 기초하여 피검사자 DNA 서열을 분석하는 DNA 서열 분석부;
    상기 피검사자 DNA 서열을 생물체의 표준게놈지도에 각각 비교하여 생물체와 피검사자 간의 유전적 유사도를 계산하는 유전적 유사도 계산부; 및
    상기 유전적 유사도에 기초하여, 각 피검사자에 대한 다수의 생명체 별 상대적 유사도, 상대적 유사도 순위, 및 상기 집단 내에서 각 생명체에 대한 피검사자 별 상대적 유사도 순위를 포함하는 유전적 띠 정보를 제공하는 유전적 띠 정보 제공부를 포함하고,
    상기 유전적 유사도 계산부는,
    상기 피검사자 DNA 서열을 해독 과정을 통해 다수의 플래그먼트(fragments)의 절대적 DNA 서열을 생성하고, 상기 절대적 DNA 서열을 상기 표준게놈지도의 DNA 서열과 매핑하여 피검사자와 생물체 간의 DNA 매핑율을 계산하고, 계산된 상기 DNA 매핑율에 기초하여 생물체와 피검사자 간의 유전적 유사도를 계산하는 제1 유사도 계산부;
    상기 피검사자 DNA 서열을 해독 과정을 통해 다수의 플래그먼트(fragments)의 절대적 DNA 서열을 생성하고, 상기 절대적 DNA 서열을 상기 표준게놈지도의 DNA 서열과 매핑하여 상기 절대적 DNA 서열과 상기 표준게놈지도의 DNA 서열과 차이가 나는 DNA 변이(variant)를 추출하고, 추출된 DNA 변이의 수에 기초하여 생물체와 피검사자 간의 유전적 유사도를 계산하는 제2 유사도 계산부; 및
    상기 피검사자 DNA 서열을 해독 과정을 통해 다수의 플래그먼트(fragments)의 절대적 DNA 서열을 생성하고, 상기 절대적 DNA 서열을 상기 표준게놈지도의 DNA 서열과 매핑하여 상기 절대적 DNA 서열과 상기 표준게놈지도의 DNA 서열과 차이가 나는 DNA 변이(variant)를 추출하고, 추출된 상기 DNA 변이와 피검사자의 유전정보를 기반으로 생물체와 피검사자 간의 유전적 거리(genetic distance)를 측정하고, 측정된 상기 유전적 거리에 기초하여 생물체와 피검사자 간의 유전적 유사도를 계산하는 제3 유사도 계산부를 포함하고,
    상기 유전적 띠 정보 제공부는,
    상기 피검사자가 속한 집단 내에서 상기 피검사자의 상기 다수의 생명체 각각에 대한 상대적 유사도 순위를 제공하되, 상기 다수의 생명체 별 상기 집단 내 상기 상대적 유사도 순위를 상기 다수의 생명체 모두에 대하여 동시에 표시하여 제공하고,
    상기 집단의 정보 및 상기 집단 내에서의 상기 다수의 생명체들 각각에 대한 상기 상대적 유사도 순위에 기초하여, 상기 피검사자 각각과 가장 유사한 생명체의 정보를 상기 유전적 띠 정보로서 제공하고,
    상기 집단은 인종 별 또는 문화권 별로 구분되는 집단인 것을 특징으로 하는 피검사자와 생물체 간의 유전자 정보를 이용한 유전적 띠 제공 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 집단 내 소속된 피검사자로부터 각각 채취한 DNA 샘플에 기초하여 피검사자 DNA 서열을 분석하는 DNA 서열 분석 단계;
    상기 피검사자 DNA 서열을 생물체의 표준게놈지도에 각각 비교하여 생물체와 피검사자 간의 유전적 유사도를 계산하는 유전적 유사도 계산 단계; 및
    상기 유전적 유사도에 기초하여, 각 피검사자에 대한 다수의 생명체 별 상대적 유사도, 상대적 유사도 순위, 및 상기 집단 내에서 각 생명체에 대한 피검사자 별 상대적 유사도 순위를 포함하는 유전적 띠 정보를 제공하는 유전적 띠 정보 제공 단계를 포함하고,
    상기 유전적 유사도 계산 단계는,
    상기 피검사자 DNA 서열을 해독 과정을 통해 다수의 플래그먼트(fragments)의 절대적 DNA 서열을 생성하고, 상기 절대적 DNA 서열을 상기 표준게놈지도의 DNA 서열과 매핑하여 피검사자와 생물체 간의 DNA 매핑율을 계산하고, 계산된 상기 DNA 매핑율에 기초하여 생물체와 피검사자 간의 유전적 유사도를 계산하는 제1 유사도 계산 단계;
    상기 피검사자 DNA 서열을 해독 과정을 통해 다수의 플래그먼트(fragments)의 절대적 DNA 서열을 생성하고, 상기 절대적 DNA 서열을 상기 표준게놈지도의 DNA 서열과 매핑하여 상기 절대적 DNA 서열과 상기 표준게놈지도의 DNA 서열과 차이가 나는 DNA 변이(variant)를 추출하고, 추출된 DNA 변이의 수에 기초하여 생물체와 피검사자 간의 유전적 유사도를 계산하는 제2 유사도 계산 단계; 및
    상기 피검사자 DNA 서열을 해독 과정을 통해 다수의 플래그먼트(fragments)의 절대적 DNA 서열을 생성하고, 상기 절대적 DNA 서열을 상기 표준게놈지도의 DNA 서열과 매핑하여 상기 절대적 DNA 서열과 상기 표준게놈지도의 DNA 서열과 차이가 나는 DNA 변이(variant)를 추출하고, 추출된 상기 DNA 변이와 피검사자의 유전정보를 기반으로 생물체와 피검사자 간의 유전적 거리(genetic distance)를 측정하고, 측정된 상기 유전적 거리에 기초하여 생물체와 피검사자 간의 유전적 유사도를 계산하는 제3 유사도 계산 단계를 포함하고,
    상기 유전적 띠 정보 제공 단계에서는,
    상기 피검사자가 속한 집단 내에서 상기 피검사자의 상기 다수의 생명체 각각에 대한 상대적 유사도 순위를 제공하되, 상기 다수의 생명체 별 상기 집단 내 상기 상대적 유사도 순위를 상기 다수의 생명체 모두에 대하여 동시에 표시하여 제공하고,
    상기 집단의 정보 및 상기 집단 내에서의 상기 다수의 생명체들 각각에 대한 상기 상대적 유사도 순위에 기초하여, 상기 피검사자 각각과 가장 유사한 생명체의 정보를 상기 유전적 띠 정보로서 제공하고,
    상기 집단은 인종 별 또는 문화권 별로 구분되는 집단인 것을 특징으로 하는 피검사자와 생물체 간의 유전자 정보를 이용한 유전적 띠 제공 방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
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