KR20180098163A - 세균 메타게놈 분석을 통한 만성폐쇄성기도질환 진단 방법 - Google Patents

세균 메타게놈 분석을 통한 만성폐쇄성기도질환 진단 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 세균 메타게놈 분석을 통해 천식 및 COPD 등의 만성폐쇄성기도질환을 진단하는 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 피검체 유래 샘플을 이용해 세균 메타게놈 분석을 수행하여 특정 세균 유래 세포밖 소포의 함량 증감을 분석함으로써 만성폐쇄성폐질환 및 천식을 진단하는 방법에 관한 것이다.
환경에 존재하는 세균에서 분비되는 세포밖 소포는 체내에 흡수되어 염증 발생에 직접적인 영향을 미칠 수 있으며, 천식 및 COPD 등의 만성폐쇄성기도질환은 증상이 나타나기 전 조기진단이 어려워 효율적인 치료가 어려운 실정이므로, 본 발명에 따른 인체 유래 샘플을 이용한 세균 유래 세포밖　소포에 존재하는 유전자에 대하여 메타게놈 분석을 통해 천식 및 COPD 등의 만성폐쇄성기도질환 발병의 위험도를 미리 예측함으로써 만성폐쇄성기도질환의 위험군을 조기에 진단 및 예측하여 적절한 관리를 통해 발병 시기를 늦추거나 발병을 예방할 수 있으며, 천식 및 COPD 등의 만성폐쇄성기도질환 발병 후에도 조기진단 할 수 있어 질병의 발병률을 낮추고 치료효과를 높일 수 있다.

Description

세균 메타게놈 분석을 통한 만성폐쇄성기도질환 진단 방법 {Method for diagnosis of chronic obstructive airway disease using analysis of bacteria metagenome}
본 발명은 세균 메타게놈 분석을 통해 만성폐쇄성폐질환 및 천식 등의 만성폐쇄성기도질환을 진단하는 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 피검체 유래 샘플을 이용해 세균 메타게놈 분석을 수행하여 특정 세균 유래 세포밖 소포의 함량 증감을 분석함으로써 만성폐쇄성기도질환을 진단하는 방법에 관한 것이다.
만성폐쇄성기도질환(chronic obstructive airway disease)은 만성적으로 기도폐색에 의한 호흡곤란을 특징으로 하는 폐질환으로서, 크게 가역적인 기도폐색을 특징으로 하는 천식(asthma)과 비가역적 기도폐색을 특징으로 하는 만성폐쇄성폐질환(chronic obstructive pulmonary disease, 이하 COPD)로 대별할 수 있다. 2012년 통계청 자료에 의하면 호흡기질환으로 인한 연간 사망자 수는 2006년 이후로 꾸준히 증가하고 있으며, 이중에서 COPD로 인한 사망은 10대 사망원인 중 유일하게 증가 추세를 보이는 질환으로 알려져 있고, 2013년 WHO의 보고에서는 COPD로 인한 사망이 전 세계 사망원인의 4위를 차지하고 있다고 하였다.
COPD는 폐에 만성적인 염증에 의해 만성기관지염(chronic bronchitis), 만성세기관지염(chronic bronchiolitis), 및 폐기종(emphyema)이 발생하여 비가역적인 기도폐색이 발생하는 질환이다. COPD의 원인인자와 관련해서 흡연이나 대기오염물질과 같은 화학물질과 바이러스나 세균 등에서 유래하는 생물학적 인자가 중요하다고 알려져 있다. COPD는 병리학적으로 호중구성 염증을 특징으로 하는 질환이고, 이는 면역학적으론 Th17 세포에 의한 과민반응을 특징으로 한다. 한편, 천식은 비특이적인 자극에 대한 기도과민성과 만성적인 염증반응을 특징으로 하는 질환으로서, 집먼지진드기 등에서 유래하는 단백질 항원과 같은 알레르겐에 의한 Th2 세포에 의한 과민반응과 이의 결과로 발생하는 호산구성 염증을 특징으로 한다.
인체에 공생하는 미생물은 100조에 이르러 인간 세포보다 10배 많으며, 미생물의 유전자수는 인간 유전자수의 100배가 넘는 것으로 알려지고 있다. 미생물총(microbiota 혹은 microbiome)은 주어진 거주지에 존재하는 세균(bacteria), 고세균(archaea), 진핵생물(eukarya)을 포함한 미생물 군집(microbial community)을 말하고, 장내 미생물총은 사람의 생리현상에 중요한 역할을 하며, 인체 세포와 상호작용을 통해 인간의 건강과 질병에 큰 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 우리 몸에 공생하는 세균은 다른 세포로의 유전자, 단백질 등의 정보를 교환하기 위하여 나노미터 크기의 소포(vesicle)를 분비한다. 점막은 200 나노미터(nm) 크기 이상의 입자는 통과할 수 없는 물리적인 방어막을 형성하여 점막에 공생하는 세균인 경우에는 점막을 통과하지 못하지만, 세균 유래 소포는 크기가 대개 100 나노미터 크기 이하라서 비교적 자유롭게 점막을 통화하여 우리 몸에 흡수된다.
환경 유전체학이라고도 불리는 메타게놈학은 환경에서 채취한 샘플에서 얻은 메타게놈 자료에 대한 분석학이라고 할 수 있다(국내 공개특허 제2011-0073049호). 최근 16s 리보솜 RNA(16s rRNA) 염기서열을 기반으로 한 방법으로 인간의 미생물총의 세균 구성을 목록화하는 것이 가능해졌으며, 16s 리보솜 RNA의 유전자인 16s rDNA 염기서열을 차세대 염기서열분석 (next generation sequencing, NGS) platform을 이용하여 분석한다. 그러나 만성폐쇄성기도질환 발병에 있어서, 혈액 등의 인체 유래물에서 세균 유래 소포에 존재하는 메타게놈 분석을 통해 천식 및 COPD 등의 만성폐쇄성기도질환의 원인인자를 동정하고 만성폐쇄성기도질환 발병 위험도를 진단하는 방법에 대해서는 보고된 바가 없다.
본 발명자들은 COPD 및 천식의 원인인자를 기반으로 만성폐쇄성기도질환을 진단하기 위하여, 피검체 유래 샘플인 혈액에서 세균 유래 세포밖 소포로부터 유전자를 추출하고 이에 대하여 메타게놈 분석을 수행하였으며, 그 결과 COPD 및 천식 등의 만성폐쇄성기도질환의 원인인자로 작용할 수 있는 세균 유래 세포밖 소포를 동정하였는바, 이에 기초하여 본 발명을 완성하였다.
이에, 본 발명은 세균 유래 세포밖 소포에 대한 메타게놈 분석을 통해 만성폐쇄성기도질환을 진단하기 위한 정보제공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그러나 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기의 단계를 포함하는, 만성폐쇄성기도질환 진단을 위한 정보제공방법을 제공한다:
(a) 피검체 샘플에서 분리한 세포밖 소포로부터 DNA를 추출하는 단계;
(b) 상기 추출한 DNA에 대하여 서열번호 1 및 서열번호 2의 프라이머 쌍을 이용하여 PCR을 수행하는 단계; 및
(c) 상기 PCR 산물의 서열분석을 통하여 정상인과 COPD환자 유래 샘플에서 세균 유래 세포밖 소포의 함량 증감을 비교하는 단계; 또는
상기 PCR 산물의 서열분석을 통하여 정상인과 천식환자 유래 샘플에서 세균 유래 세포밖 소포의 함량 증감을 비교하는 단계; 또는
상기 PCR 산물의 서열분석을 통하여 천식환자와 COPD환자 유래 샘플에서 세균 유래 세포밖 소포의 함량 증감을 비교하는 단계.
그리고, 본 발명은 하기의 단계를 포함하는, 만성폐쇄성기도질환 진단방법을 제공한다:
(a) 피검체 샘플에서 분리한 세포밖 소포로부터 DNA를 추출하는 단계;
(b) 상기 추출한 DNA에 대하여 서열번호 1 및 서열번호 2의 프라이머 쌍을 이용하여 PCR을 수행하는 단계; 및
(c) 상기 PCR 산물의 서열분석을 통하여 정상인과 COPD환자 유래 샘플에서 세균 유래 세포밖 소포의 함량 증감을 비교하는 단계; 또는
상기 PCR 산물의 서열분석을 통하여 정상인과 천식환자 유래 샘플에서 세균 유래 세포밖 소포의 함량 증감을 비교하는 단계; 또는
상기 PCR 산물의 서열분석을 통하여 천식환자와 COPD환자 유래 샘플에서 세균 유래 세포밖 소포의 함량 증감을 비교하는 단계.
또한, 본 발명은 하기의 단계를 포함하는, 만성폐쇄성기도질환의 발병 위험도 예측방법을 제공한다:
(a) 피검체 샘플에서 분리한 세포밖 소포로부터 DNA를 추출하는 단계;
(b) 상기 추출한 DNA에 대하여 서열번호 1 및 서열번호 2의 프라이머 쌍을 이용하여 PCR을 수행하는 단계; 및
(c) 상기 PCR 산물의 서열분석을 통하여 정상인과 COPD환자 유래 샘플에서 세균 유래 세포밖 소포의 함량 증감을 비교하는 단계; 또는
상기 PCR 산물의 서열분석을 통하여 정상인과 천식환자 유래 샘플에서 세균 유래 세포밖 소포의 함량 증감을 비교하는 단계; 또는
상기 PCR 산물의 서열분석을 통하여 천식환자와 COPD환자 유래 샘플에서 세균 유래 세포밖 소포의 함량 증감을 비교하는 단계.
본 발명의 일구현예로, 상기 피검체 샘플은 혈액일 수 있다.
본 발명의 다른 구현예로, 상기 (c) 단계에서 정상인 유래 샘플과 비교하여 Tenericutes 문(phylum) 세균 유래 세포밖 소포의 함량 증감을 비교하여 COPD을 진단하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예로, 상기 (c) 단계에서 정상인 유래 샘플과 비교하여 Mollicutes, 및 Solibacteres로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 강(class) 세균 유래 세포밖 소포의 함량 증감을 비교하여 COPD을 진단하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예로, 상기 (c) 단계에서 정상인 유래 샘플과 비교하여 Stramenopiles, Rubrobacterales, Turicibacterales, Rhodocyclales, RF39, 및 Solibacterales로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 목(order) 세균 유래 세포밖 소포의 함량 증감을 비교하여 COPD을 진단하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예로, 상기 (c) 단계에서 정상인 유래 샘플과 비교하여 Rubrobacteraceae, Turicibacteraceae, Rhodocyclaceae, Nocardiaceae, Clostridiaceae, S24-7, Staphylococcaceae, 및 Gordoniaceae로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 과(family) 세균 유래 세포밖 소포의 함량 증감을 비교하여 COPD을 진단하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예로, 상기 (c) 단계에서 정상인 유래 샘플과 비교하여 Hydrogenophilus, Proteus, Geobacillus, Chromohalobacter, Rubrobacter, Megamonas, Turicibacter, Rhodococcus, Phascolarctobacterium, SMB53, Desulfovibrio, Jeotgalicoccus, Cloacibacterium, Klebsiella, Escherichia, Cupriavidus, Adlercreutzia, Clostridium, Faecalibacterium, Stenotrophomonas, Staphylococcus, Gordonia, Micrococcus, Coprococcus, Novosphingobium, Enhydrobacter, Citrobacter, 및 Brevundimonas로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 속(genus) 세균 유래 세포밖 소포의 함량 증감을 비교하여 COPD을 진단하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예로, 상기 (c) 단계에서 정상인 유래 샘플과 비교하여 Chloroflexi, Armatimonadetes, Fusobacteria, Cyanobacteria, Planctomycetes, Thermi, Verrucomicrobia, Acidobacteria, 및 TM7로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 문(phylum) 세균 유래 세포밖 소포의 함량 증감을 비교하여 천식을 진단하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예로, 상기 (c) 단계에서 정상인 유래 샘플과 비교하여 Rubrobacteria, Fimbriimonadia, Cytophagia, Chloroplast, Fusobacteriia, Saprospirae, Sphingobacteriia, Deinococci, Verrucomicrobiae, TM7-3, Alphaproteobacteria, Flavobacteriia, Bacilli, 및 4C0d-2로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 강(class) 세균 유래 세포밖 소포의 함량 증감을 비교하여 천식을 진단하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예로, 상기 (c) 단계에서 정상인 유래 샘플과 비교하여 Rubrobacterales, Stramenopiles, Bacillales, Rhodocyclales, Fimbriimonadales, Cytophagales, Rickettsiales, Alteromonadales, Actinomycetales, Streptophyta, Fusobacteriales, CW040, Saprospirales, Aeromonadales, Neisseriales, Rhizobiales, Pseudomonadales, Deinococcales, Xanthomonadales, Sphingomonadales, Sphingobacteriales, Verrucomicrobiales, Flavobacteriales, Caulobacterales, Enterobacteriales, Bifidobacteriales, 및 YS2로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 목(order) 세균 유래 세포밖 소포의 함량 증감을 비교하여 천식을 진단하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예로, 상기 (c) 단계에서 정상인 유래 샘플과 비교하여 Rubrobacteraceae, Exiguobacteraceae, Nocardiaceae, F16, Pseudonocardiaceae, Dermabacteraceae, Brevibacteriaceae, Microbacteriaceae, Staphylococcaceae, Cytophagaceae, Planococcaceae, Tissierellaceae, Rhodocyclaceae, Propionibacteriaceae, Fimbriimonadaceae, Campylobacteraceae, Dermacoccaceae, Burkholderiaceae, Rhizobiaceae, Bacillaceae, Corynebacteriaceae, mitochondria, Fusobacteriaceae, Leptotrichiaceae, Pseudomonadaceae, Bradyrhizobiaceae, Aeromonadaceae, Neisseriaceae, Methylobacteriaceae, Carnobacteriaceae, Xanthomonadaceae, Geodermatophilaceae, Mycobacteriaceae, Gordoniaceae, Micrococcaceae, Hyphomicrobiaceae, Moraxellaceae, Sphingomonadaceae, Actinomycetaceae, Deinococcaceae, Intrasporangiaceae, Flavobacteriaceae, Lactobacillaceae, Verrucomicrobiaceae, Nocardioidaceae, Sphingobacteriaceae, Rhodospirillaceae, Caulobacteraceae, Weeksellaceae, Dietziaceae, Aerococcaceae, Porphyromonadaceae, Veillonellaceae, Enterobacteriaceae, Barnesiellaceae, Rikenellaceae, Bacteroidaceae, 및 Bifidobacteriaceae로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 과(family) 세균 유래 세포밖 소포의 함량 증감을 비교하여 천식을 진단하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예로, 상기 (c) 단계에서 정상인 유래 샘플과 비교하여 Geobacillus, Rubrobacter, Exiguobacterium, Ralstonia, Sporosarcina, Hydrogenophilus, Rhodococcus, Proteus, Leptotrichia, Brevibacterium, Brachybacterium, Staphylococcus, Peptoniphilus, Lautropia, Finegoldia, Anaerococcus, Sphingobacterium, Propionibacterium, Micrococcus, Fimbriimonas, Dermacoccus, Campylobacter, Agrobacterium, Neisseria, Acinetobacter, Thermus, Corynebacterium, Fusobacterium, Pseudomonas, Jeotgalicoccus, Dietzia, Rubellimicrobium, Flavobacterium, Megamonas, Porphyromonas, Granulicatella, Novosphingobium, Sphingomonas, Mycobacterium, Methylobacterium, Gordonia, Burkholderia, Kocuria, Lactobacillus, Deinococcus, Kaistobacter, Akkermansia, Actinomyces, Brevundimonas, Virgibacillus, Bacillus, Eubacterium, Rothia, Chryseobacterium, Faecalibacterium, Roseburia, Klebsiella, Sutterella, Paraprevotella, Parabacteroides, Butyricimonas, Lachnobacterium, Veillonella, Bacteroides, Lachnospira, Bifidobacterium, Bilophila, 및 Enterobacter로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 속(genus) 세균 유래 세포밖 소포의 함량 증감을 비교하여 천식을 진단하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예로, 상기 (c) 단계에서 천식환자와 COPD환자 유래 샘플을 비교하여 Bacteroidetes, Tenericutes, Thermi, TM7, Cyanobacteria, Verrucomicrobia, Fusobacteria, Acidobacteria, Planctomycetes, Armatimonadetes, 및 Chloroflexi로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 문(phylum) 세균 유래 세포밖 소포의 함량 증감을 비교하여 천식과 COPD을 감별진단하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예로, 상기 (c) 단계에서 천식환자와 COPD환자 유래 샘플을 비교하여 Bacteroidia, 4C0d-2, Mollicutes, Bacilli, Deinococci, TM7-3, Flavobacteriia, Alphaproteobacteria, Verrucomicrobiae, Fusobacteriia, Saprospirae, Sphingobacteriia, Chloroplast, Cytophagia, Fimbriimonadia, Thermomicrobia, 및 Solibacteres로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 강(class) 세균 유래 세포밖 소포의 함량 증감을 비교하여 천식과 COPD을 감별진단하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예로, 상기 (c) 단계에서 천식환자와 COPD환자 유래 샘플을 비교하여 YS2, Bifidobacteriales, Turicibacterales, Bacteroidales, RF39, Enterobacteriales, Rhodobacterales, Neisseriales, Gemellales, Deinococcales, Flavobacteriales, Xanthomonadales, Verrucomicrobiales, Sphingomonadales, Caulobacterales, Fusobacteriales, Saprospirales, Pseudomonadales, Sphingobacteriales, Rhizobiales, Actinomycetales, CW040, Streptophyta, Rickettsiales, Alteromonadales, Cytophagales, Aeromonadales, Fimbriimonadales, JG30-KF-CM45, Bacillales, 및 Solibacterales로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 목(order) 세균 유래 세포밖 소포의 함량 증감을 비교하여 천식과 COPD을 감별진단하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예로, 상기 (c) 단계에서 천식환자와 COPD환자 유래 샘플을 비교하여 Helicobacteraceae, Bacteroidaceae, Bifidobacteriaceae, Turicibacteraceae, Rikenellaceae, Odoribacteraceae, Clostridiaceae, Barnesiellaceae, Veillonellaceae, Porphyromonadaceae, Enterobacteriaceae, Christensenellaceae, Lactobacillaceae, Rhodobacteraceae, Nocardiaceae, Neisseriaceae, Gemellaceae, Carnobacteriaceae, Aerococcaceae, Weeksellaceae, Deinococcaceae, Leptotrichiaceae, Mycobacteriaceae, Dietziaceae, Xanthomonadaceae, Pseudomonadaceae, Verrucomicrobiaceae, Methylobacteriaceae, Flavobacteriaceae, Actinomycetaceae, Burkholderiaceae, Nocardioidaceae, Caulobacteraceae, Sphingomonadaceae, Corynebacteriaceae, Tissierellaceae, Chitinophagaceae, mitochondria, Sphingobacteriaceae, Fusobacteriaceae, Moraxellaceae, Micrococcaceae, Geodermatophilaceae, Dermacoccaceae, Intrasporangiaceae, Dermabacteraceae, Propionibacteriaceae, Rhodospirillaceae, Bradyrhizobiaceae, Campylobacteraceae, Brevibacteriaceae, Microbacteriaceae, Cellulomonadaceae, Gordoniaceae, Bacillaceae, Planococcaceae, Rhizobiaceae, Aeromonadaceae, Fimbriimonadaceae, Cytophagaceae, F16, Staphylococcaceae, Exiguobacteraceae, 및 Alteromonadaceae로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 과(family) 세균 유래 세포밖 소포의 함량 증감을 비교하여 천식과 COPD을 감별진단하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예로, 상기 (c) 단계에서 천식환자와 COPD환자 유래 샘플을 비교하여 Enterobacter, Trabulsiella, Phascolarctobacterium, Klebsiella, Bifidobacterium, Bacteroides, Turicibacter, Sutterella, Butyricimonas, Parabacteroides, Ruminococcus, Veillonella, Pediococcus, Desulfovibrio, SMB53, Roseburia, Odoribacter, Dialister, Escherichia, Sphingobium, Rothia, Paracoccus, Lactobacillus, Rhodococcus, Eubacterium, Granulicatella, Kaistobacter, Capnocytophaga, Deinococcus, Mycobacterium, Microbispora, Methylobacterium, Chryseobacterium, Actinomyces, Porphyromonas, Kocuria, Akkermansia, Pseudomonas, Coprococcus, Peptoniphilus, Neisseria, Corynebacterium, Anaerococcus, Acinetobacter, Rubellimicrobium, Sphingobacterium, Sphingomonas, Pedobacter, Finegoldia, Fusobacterium, Lautropia, Moraxella, Enhydrobacter, Dermacoccus, Thermus, Citrobacter, Bacillus, Stenotrophomonas, Hymenobacter, Brachybacterium, Propionibacterium, Leptotrichia, Dietzia, Brevibacterium, Flavobacterium, Gordonia, Agrobacterium, Fimbriimonas, Novosphingobium, Lysinibacillus, Brevundimonas, Achromobacter, Micrococcus, Staphylococcus, Ralstonia, Exiguobacterium, 및 Alkanindiges로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 속(genus) 세균 유래 세포밖 소포의 함량 증감을 비교하여 천식과 COPD을 감별진단하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예로, 상기 혈액은 전혈, 혈청, 혈장, 또는 혈액 단핵구일 수 있다.
환경에 존재하는 세균에서 분비되는 세포밖 소포는 체내에 흡수되어 염증반응에 직접적인 영향을 미칠 수 있으며, 천식 및 COPD 등의 만성폐쇄성기도질환은 증상이 나타나기 전 조기진단이 어려워 효율적인 치료가 어려운 실정이므로, 본 발명에 따른 인체 유래 샘플을 이용한 세균 유래 세포밖　소포의 메타게놈 분석을 통해 만성폐쇄성기도질환 발병의 위험도를 미리 예측함으로써 만성폐쇄성기도질환의 위험군을 조기에 진단 및 예측하여 적절한 관리를 통해 발병 시기를 늦추거나 발병을 예방할 수 있으며, 발병 후에도 조기진단 할 수 있어 만성폐쇄성기도질환의 발병률을 낮추고 치료효과를 높일 수 있다. 또한, 천식 또는 COPD로 진단받은 환자에서 메타게놈 분석을 통해 원인인자를 예측하여, 원인인자에 대한 노출을 피함으로써 질병의 경과를 좋게 하거나, 재발을 막을 수 있다.
도 1은 체내에서 세균 유래 세포밖 소포의 분포양상을 평가하기 위한 것으로, 도 1a는 마우스에 장내 세균(Bacteria) 및 세균 유래 소포(EV)를 구강으로 투여한 후 시간별(0, 5min, 3h, 6h, 및 12h)로 이들의 분포양상을 촬영한 사진이고, 도 1b는 마우스에 장내 세균(Bacteria) 및 세균 유래 세포밖 소포(EV)를 구강으로 투여하고 12시간 후 혈액 및 다양한 장기(심장, 폐, 간, 신장, 비장, 지방조직, 및 근육)를 적출하여 상기 세균 및 세포밖 소포의 분포양상을 촬영한 사진이다.
도 2는 COPD환자 및 정상인 혈액에서 세균 유래 소포를 분리한 후, 메타게놈 분석을 수행하여 문(phylum) 수준에서 진단적 성능이 유의한 세균 유래 소포(EVs)의 분포를 나타낸 결과이다.
도 3은 COPD환자 및 정상인 혈액에서 세균 유래 소포를 분리한 후, 메타게놈 분석을 수행하여 강(class) 수준에서 진단적 성능이 유의한 세균 유래 소포(EVs)의 분포를 나타낸 결과이다.
도 4는 COPD환자 및 정상인 혈액에서 세균 유래 소포를 분리한 후, 메타게놈 분석을 수행하여 목(order) 수준에서 진단적 성능이 유의한 세균 유래 소포(EVs)의 분포를 나타낸 결과이다.
도 5는 COPD환자 및 정상인 혈액에서 세균 유래 소포를 분리한 후, 메타게놈 분석을 수행하여 과(family) 수준에서 진단적 성능이 유의한 세균 유래 소포(EVs)의 분포를 나타낸 결과이다.
도 6는 COPD환자 및 정상인 혈액에서 세균 유래 소포를 분리한 후, 메타게놈 분석을 수행하여 속(genus) 수준에서 진단적 성능이 유의한 세균 유래 소포(EVs)의 분포를 나타낸 결과이다.
도 7은 천식환자 및 정상인 혈액에서 세균 유래 소포를 분리한 후, 메타게놈 분석을 수행하여 문(phylum) 수준에서 진단적 성능이 유의한 세균 유래 소포(EVs)의 분포를 나타낸 결과이다.
도 8은 천식환자 및 정상인 혈액에서 세균 유래 소포를 분리한 후, 메타게놈 분석을 수행하여 강(class) 수준에서 진단적 성능이 유의한 세균 유래 소포(EVs)의 분포를 나타낸 결과이다.
도 9는 천식환자 및 정상인 혈액에서 세균 유래 소포를 분리한 후, 메타게놈 분석을 수행하여 목(order) 수준에서 진단적 성능이 유의한 세균 유래 소포(EVs)의 분포를 나타낸 결과이다.
도 10은 천식환자 및 정상인 혈액에서 세균 유래 소포를 분리한 후, 메타게놈 분석을 수행하여 과(family) 수준에서 진단적 성능이 유의한 세균 유래 소포(EVs)의 분포를 나타낸 결과이다.
도 11은 천식환자 및 정상인 혈액에서 세균 유래 소포를 분리한 후, 메타게놈 분석을 수행하여 속(genus) 수준에서 진단적 성능이 유의한 세균 유래 소포(EVs)의 분포를 나타낸 결과이다.
도 12는 COPD환자 및 천식환자 혈액에서 세균 유래 소포를 분리한 후, 메타게놈 분석을 수행하여 문(phylum) 수준에서 진단적 성능이 유의한 세균 유래 소포(EVs)의 분포를 나타낸 결과이다.
도 13은 COPD환자 및 천식환자 혈액에서 세균 유래 소포를 분리한 후, 메타게놈 분석을 수행하여 강(class) 수준에서 진단적 성능이 유의한 세균 유래 소포(EVs)의 분포를 나타낸 결과이다.
도 14는 COPD환자 및 천식환자 혈액에서 세균 유래 소포를 분리한 후, 메타게놈 분석을 수행하여 목(order) 수준에서 진단적 성능이 유의한 세균 유래 소포(EVs)의 분포를 나타낸 결과이다.
도 15는 COPD환자 및 천식환자 혈액에서 세균 유래 소포를 분리한 후, 메타게놈 분석을 수행하여 과(family) 수준에서 진단적 성능이 유의한 세균 유래 소포(EVs)의 분포를 나타낸 결과이다.
도 16은 COPD환자 및 천식환자 혈액에서 세균 유래 소포를 분리한 후, 메타게놈 분석을 수행하여 속(genus) 수준에서 진단적 성능이 유의한 세균 유래 소포(EVs)의 분포를 나타낸 결과이다.
본 발명은 세균 메타게놈 분석을 통해 COPD 및 천식 등의 만성폐쇄성기도질환을 진단하는 방법에 관한 것으로서, 본 발명자들은 피검체 유래 샘플을 이용해 세균 유래 세포밖 소포로부터 유전자를 추출하고 이에 대하여 메타게놈 분석을 수행하였으며, COPD 및 천식의 원인인자로 작용할 수 있는 세균 유래 세포밖 소포를 동정하였다.
이에, 본 발명은 (a) 피검체 샘플에서 분리한 세포밖 소포로부터 DNA를 추출하는 단계;
(b) 상기 추출한 DNA에 대하여 서열번호 1 및 서열번호 2의 프라이머 쌍을 이용하여 PCR을 수행하는 단계; 및
(c) 상기 PCR 산물의 서열분석을 통하여 정상인과 COPD환자 유래 샘플에서 세균 유래 세포밖 소포의 함량 증감을 비교하여 COPD를 진단하는 단계; 또는
(d) 상기 PCR 산물의 서열분석을 통하여 정상인과 천식환자 유래 샘플에서 세균 유래 세포밖 소포의 함량 증감을 비교하여 천식을 진단하는 단계; 또는
(e) 상기 PCR 산물의 서열분석을 통하여 천식환자와 COPD환자 유래 샘플에서 세균 유래 세포밖 소포의 함량 증감을 비교하여 천식과 COPD를 감별진단하는 단계를 포함하는 만성폐쇄성기도질환 진단을 위한 정보제공방법을 제공한다.
본 발명에서 사용되는 용어, "만성폐쇄성기도질환" 이란 천식 및 COPD를 포함하는 개념이나, 이것으로 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서 사용되는 용어, "COPD" 이란 만성기관지염, 만성세기관지염, 및 폐기종을 포함하는 개념이나, 이것으로 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서 사용되는 용어, "만성폐쇄성기도질환 진단" 이란 환자에 대하여 만성폐쇄성기도질환이 발병할 가능성이 있는지, 만성폐쇄성기도질환이 발병할 가능성이 상대적으로 높은지, 또는 만성폐쇄성기도질환이 이미 발병하였는지 여부를 판별하는 것을 의미한다. 본 발명의 방법은 임의의 특정 환자에 대한 만성폐쇄성기도질환 발병 위험도가 높은 환자로써 특별하고 적절한 관리를 통하여 발병 시기를 늦추거나 발병하지 않도록 하는데 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 방법은 만성폐쇄성기도질환을 조기에 진단하여 가장 적절한 치료방식을 선택함으로써 치료를 결정하기 위해 임상적으로 사용될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 용어, "메타게놈(metagenome)"이란 "군유전체"라고도 하며, 흙, 동물의 장 등 고립된 지역 내의 모든 바이러스, 세균, 곰팡이 등을 포함하는 유전체의 총합을 의미하는 것으로, 주로 배양이 되지 않는 미생물을 분석하기 위해서 서열분석기를 사용하여 한꺼번에 많은 미생물을 동정하는 것을 설명하는 유전체의 개념으로 쓰인다. 특히, 메타게놈은 한 종의 게놈 또는 유전체를 말하는 것이 아니라, 한 환경단위의 모든 종의 유전체로서 일종의 혼합유전체를 말한다. 이는 오믹스적으로 생물학이 발전하는 과정에서 한 종을 정의할 때 기능적으로 기존의 한 종뿐만 아니라, 다양한 종이 서로 상호작용하여 완전한 종을 만든다는 관점에서 나온 용어이다. 기술적으로는 빠른 서열분석법을 이용해서, 종에 관계없이 모든 DNA, RNA를 분석하여, 한 환경 내에서의 모든 종을 동정하고, 상호작용, 대사작용을 규명하는 기법의 대상이다. 본 발명에서는 바람직하게 혈청에서 분리한 세균 유래 세포밖　소포를 이용하여 메타게놈 분석을 실시하였다.
본 발명에 있어서, 상기 피검체 샘플은 혈액일 수 있고, 상기 혈액은 바람직하게 전혈, 혈청, 혈장, 또는 혈액 단핵구일 수 있으나, 이것으로 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 실시예에서는 정상인, 천식환자, 및 COPD환자의 혈액 내 세균 유래 세포밖 소포에 대한 메타게놈 분석을 실시하였으며, 문(phylum), 강(class), 목(order), 과(family), 및 속(genus) 수준에서 각각 분석하여 실제로 COPD 및 천식 발생의 원인으로 작용할 수 있는 세균 유래 소포를 동정하였다.
보다 구체적으로 본 발명의 일실시예에서는, 세균 유래 메타게놈을 문 수준에서 분석한 결과, Tenericutes 문 세균 유래 소포가 COPD환자와 정상인 사이에 유의한 차이가 있었다(실시예 4 참조).
보다 구체적으로 본 발명의 일실시예에서는, 세균 유래 메타게놈을 강 수준에서 분석한 결과, Mollicutes, 및 Solibacteres 강 세균 유래 소포가 COPD환자와 정상인 사이에 유의한 차이가 있었다(실시예 4 참조).
보다 구체적으로 본 발명의 일실시예에서는, 세균 유래 메타게놈을 목 수준에서 분석한 결과, Stramenopiles, Rubrobacterales, Turicibacterales, Rhodocyclales, RF39, 및 Solibacterales 목 세균 유래 소포가 COPD환자와 정상인 사이에 유의한 차이가 있었다(실시예 4 참조).
보다 구체적으로 본 발명의 일실시예에서는, 세균 유래 메타게놈을 과 수준에서 분석한 결과, Rubrobacteraceae, Turicibacteraceae, Rhodocyclaceae, Nocardiaceae, Clostridiaceae, S24-7, Staphylococcaceae, 및 Gordoniaceae 과 세균 유래 소포가 COPD환자와 정상인 사이에 유의한 차이가 있었다(실시예 4 참조).
보다 구체적으로 본 발명의 일실시예에서는, 세균 유래 메타게놈을 속 수준에서 분석한 결과, Hydrogenophilus, Proteus, Geobacillus, Chromohalobacter, Rubrobacter, Megamonas, Turicibacter, Rhodococcus, Phascolarctobacterium, SMB53, Desulfovibrio, Jeotgalicoccus, Cloacibacterium, Klebsiella, Escherichia, Cupriavidus, Adlercreutzia, Clostridium, Faecalibacterium, Stenotrophomonas, Staphylococcus, Gordonia, Micrococcus, Coprococcus, Novosphingobium, Enhydrobacter, Citrobacter, 및 Brevundimonas 속 세균 유래 소포가 COPD환자와 정상인 사이에 유의한 차이가 있었다(실시예 4 참조).
보다 구체적으로 본 발명의 일실시예에서는, 세균 유래 메타게놈을 문 수준에서 분석한 결과, Chloroflexi, Armatimonadetes, Fusobacteria, Cyanobacteria, Planctomycetes, Thermi, Verrucomicrobia, Acidobacteria, 및 TM7 문 세균 유래 소포가 천식환자와 정상인 사이에 유의한 차이가 있었다(실시예 5 참조).
보다 구체적으로 본 발명의 일실시예에서는, 세균 유래 메타게놈을 강 수준에서 분석한 결과, Rubrobacteria, Fimbriimonadia, Cytophagia, Chloroplast, Fusobacteriia, Saprospirae, Sphingobacteriia, Deinococci, Verrucomicrobiae, TM7-3, Alphaproteobacteria, Flavobacteriia, Bacilli, 및 4C0d-2 강 세균 유래 소포가 천식환자와 정상인 사이에 유의한 차이가 있었다(실시예 5 참조).
보다 구체적으로 본 발명의 일실시예에서는, 세균 유래 메타게놈을 목 수준에서 분석한 결과, Rubrobacterales, Stramenopiles, Bacillales, Rhodocyclales, Fimbriimonadales, Cytophagales, Rickettsiales, Alteromonadales, Actinomycetales, Streptophyta, Fusobacteriales, CW040, Saprospirales, Aeromonadales, Neisseriales, Rhizobiales, Pseudomonadales, Deinococcales, Xanthomonadales, Sphingomonadales, Sphingobacteriales, Verrucomicrobiales, Flavobacteriales, Caulobacterales, Enterobacteriales, Bifidobacteriales, 및 YS2 목 세균 유래 소포가 천식환자와 정상인 사이에 유의한 차이가 있었다(실시예 5 참조).
보다 구체적으로 본 발명의 일실시예에서는, 세균 유래 메타게놈을 과 수준에서 분석한 결과, Rubrobacteraceae, Exiguobacteraceae, Nocardiaceae, F16, Pseudonocardiaceae, Dermabacteraceae, Brevibacteriaceae, Microbacteriaceae, Staphylococcaceae, Cytophagaceae, Planococcaceae, Tissierellaceae, Rhodocyclaceae, Propionibacteriaceae, Fimbriimonadaceae, Campylobacteraceae, Dermacoccaceae, Burkholderiaceae, Rhizobiaceae, Bacillaceae, Corynebacteriaceae, mitochondria, Fusobacteriaceae, Leptotrichiaceae, Pseudomonadaceae, Bradyrhizobiaceae, Aeromonadaceae, Neisseriaceae, Methylobacteriaceae, Carnobacteriaceae, Xanthomonadaceae, Geodermatophilaceae, Mycobacteriaceae, Gordoniaceae, Micrococcaceae, Hyphomicrobiaceae, Moraxellaceae, Sphingomonadaceae, Actinomycetaceae, Deinococcaceae, Intrasporangiaceae, Flavobacteriaceae, Lactobacillaceae, Verrucomicrobiaceae, Nocardioidaceae, Sphingobacteriaceae, Rhodospirillaceae, Caulobacteraceae, Weeksellaceae, Dietziaceae, Aerococcaceae, Porphyromonadaceae, Veillonellaceae, Enterobacteriaceae, Barnesiellaceae, Rikenellaceae, Bacteroidaceae, 및 Bifidobacteriaceae 과 세균 유래 소포가 천식환자와 정상인 사이에 유의한 차이가 있었다(실시예 5 참조).
보다 구체적으로 본 발명의 일실시예에서는, 세균 유래 메타게놈을 속 수준에서 분석한 결과, Geobacillus, Rubrobacter, Exiguobacterium, Ralstonia, Sporosarcina, Hydrogenophilus, Rhodococcus, Proteus, Leptotrichia, Brevibacterium, Brachybacterium, Staphylococcus, Peptoniphilus, Lautropia, Finegoldia, Anaerococcus, Sphingobacterium, Propionibacterium, Micrococcus, Fimbriimonas, Dermacoccus, Campylobacter, Agrobacterium, Neisseria, Acinetobacter, Thermus, Corynebacterium, Fusobacterium, Pseudomonas, Jeotgalicoccus, Dietzia, Rubellimicrobium, Flavobacterium, Megamonas, Porphyromonas, Granulicatella, Novosphingobium, Sphingomonas, Mycobacterium, Methylobacterium, Gordonia, Burkholderia, Kocuria, Lactobacillus, Deinococcus, Kaistobacter, Akkermansia, Actinomyces, Brevundimonas, Virgibacillus, Bacillus, Eubacterium, Rothia, Chryseobacterium, Faecalibacterium, Roseburia, Klebsiella, Sutterella, Paraprevotella, Parabacteroides, Butyricimonas, Lachnobacterium, Veillonella, Bacteroides, Lachnospira, Bifidobacterium, Bilophila, 및 Enterobacter 속 세균 유래 소포가 천식환자와 정상인 사이에 유의한 차이가 있었다(실시예 5 참조).
보다 구체적으로 본 발명의 일실시예에서는, 세균 유래 메타게놈을 문 수준에서 분석한 결과, Bacteroidetes, Tenericutes, Thermi, TM7, Cyanobacteria, Verrucomicrobia, Fusobacteria, Acidobacteria, Planctomycetes, Armatimonadetes, 및 Chloroflexi 문 세균 유래 소포가 천식환자와 COPD환자 사이에 유의한 차이가 있었다(실시예 6 참조).
보다 구체적으로 본 발명의 일실시예에서는, 세균 유래 메타게놈을 강 수준에서 분석한 결과, Bacteroidia, 4C0d-2, Mollicutes, Bacilli, Deinococci, TM7-3, Flavobacteriia, Alphaproteobacteria, Verrucomicrobiae, Fusobacteriia, Saprospirae, Sphingobacteriia, Chloroplast, Cytophagia, Fimbriimonadia, Thermomicrobia, 및 Solibacteres 강 세균 유래 소포가 천식환자와 COPD환자 사이에 유의한 차이가 있었다(실시예 6 참조).
보다 구체적으로 본 발명의 일실시예에서는, 세균 유래 메타게놈을 목 수준에서 분석한 결과, YS2, Bifidobacteriales, Turicibacterales, Bacteroidales, RF39, Enterobacteriales, Rhodobacterales, Neisseriales, Gemellales, Deinococcales, Flavobacteriales, Xanthomonadales, Verrucomicrobiales, Sphingomonadales, Caulobacterales, Fusobacteriales, Saprospirales, Pseudomonadales, Sphingobacteriales, Rhizobiales, Actinomycetales, CW040, Streptophyta, Rickettsiales, Alteromonadales, Cytophagales, Aeromonadales, Fimbriimonadales, JG30-KF-CM45, Bacillales, 및 Solibacterales 목 세균 유래 소포가 천식환자와 COPD환자 사이에 유의한 차이가 있었다(실시예 6 참조).
보다 구체적으로 본 발명의 일실시예에서는, 세균 유래 메타게놈을 과 수준에서 분석한 결과, Helicobacteraceae, Bacteroidaceae, Bifidobacteriaceae, Turicibacteraceae, Rikenellaceae, Odoribacteraceae, Clostridiaceae, Barnesiellaceae, Veillonellaceae, Porphyromonadaceae, Enterobacteriaceae, Christensenellaceae, Lactobacillaceae, Rhodobacteraceae, Nocardiaceae, Neisseriaceae, Gemellaceae, Carnobacteriaceae, Aerococcaceae, Weeksellaceae, Deinococcaceae, Leptotrichiaceae, Mycobacteriaceae, Dietziaceae, Xanthomonadaceae, Pseudomonadaceae, Verrucomicrobiaceae, Methylobacteriaceae, Flavobacteriaceae, Actinomycetaceae, Burkholderiaceae, Nocardioidaceae, Caulobacteraceae, Sphingomonadaceae, Corynebacteriaceae, Tissierellaceae, Chitinophagaceae, mitochondria, Sphingobacteriaceae, Fusobacteriaceae, Moraxellaceae, Micrococcaceae, Geodermatophilaceae, Dermacoccaceae, Intrasporangiaceae, Dermabacteraceae, Propionibacteriaceae, Rhodospirillaceae, Bradyrhizobiaceae, Campylobacteraceae, Brevibacteriaceae, Microbacteriaceae, Cellulomonadaceae, Gordoniaceae, Bacillaceae, Planococcaceae, Rhizobiaceae, Aeromonadaceae, Fimbriimonadaceae, Cytophagaceae, F16, Staphylococcaceae, Exiguobacteraceae, 및 Alteromonadaceae 과 세균 유래 소포가 천식환자와 COPD환자 사이에 유의한 차이가 있었다(실시예 6 참조).
보다 구체적으로 본 발명의 일실시예에서는, 세균 유래 메타게놈을 속 수준에서 분석한 결과, Enterobacter, Trabulsiella, Phascolarctobacterium, Klebsiella, Bifidobacterium, Bacteroides, Turicibacter, Sutterella, Butyricimonas, Parabacteroides, Ruminococcus, Veillonella, Pediococcus, Desulfovibrio, SMB53, Roseburia, Odoribacter, Dialister, Escherichia, Sphingobium, Rothia, Paracoccus, Lactobacillus, Rhodococcus, Eubacterium, Granulicatella, Kaistobacter, Capnocytophaga, Deinococcus, Mycobacterium, Microbispora, Methylobacterium, Chryseobacterium, Actinomyces, Porphyromonas, Kocuria, Akkermansia, Pseudomonas, Coprococcus, Peptoniphilus, Neisseria, Corynebacterium, Anaerococcus, Acinetobacter, Rubellimicrobium, Sphingobacterium, Sphingomonas, Pedobacter, Finegoldia, Fusobacterium, Lautropia, Moraxella, Enhydrobacter, Dermacoccus, Thermus, Citrobacter, Bacillus, Stenotrophomonas, Hymenobacter, Brachybacterium, Propionibacterium, Leptotrichia, Dietzia, Brevibacterium, Flavobacterium, Gordonia, Agrobacterium, Fimbriimonas, Novosphingobium, Lysinibacillus, Brevundimonas, Achromobacter, Micrococcus, Staphylococcus, Ralstonia, Exiguobacterium, 및 Alkanindiges 속 세균 유래 소포가 천식환자와 COPD환자 사이에 유의한 차이가 있었다(실시예 6 참조).
본 발명은 상기와 같은 실시예 결과를 통해, 혈액으로부터 분리한 세균 유래 세포밖 소포에 대하여 메타게놈 분석을 실시함으로써 정상인, 천식환자, 및 COPD환자의 혈액에서 함량이 유의하게 변화한 세균 유래 소포들을 동정하였으며, 메타게놈 분석을 통해 상기 각 수준에서 세균 유래 소포들의 함량 증감을 분석함으로써 COPD 및 천식을 진단함과 동시에, COPD 및 천식을 감별진단할 수 있음을 확인하였다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 하기 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1. 장내 세균 및 세균 유래 소포의 체내 흡수, 분포, 및 배설 양상 분석
장내 세균과 세균 유래 소포가 위장관을 통해 전신적으로 흡수되는 지를 평가하기 위하여 다음과 같은 방법으로 실험을 수행하였다. 마우스의 위장에 형광으로 표지한 장내세균과 장내 세균 유래 소포를 각각 50 μg의 용량으로 위장관으로 투여하고 0분, 5분, 3시간, 6시간, 12시간 후에 형광을 측정하였다. 마우스 전체 이미지를 관찰한 결과, 도 1a에 나타낸 바와 같이, 상기 세균(Bacteria)인 경우에는 전신적으로 흡수되지 않았지만, 세균 유래 소포(EV)인 경우에는, 투여 후 5분에 전신적으로 흡수되었고, 투여 3시간 후에는 방광에 형광이 진하게 관찰되어, 소포가 비뇨기계로 배설됨을 알 수 있었다. 또한, 소포는 투여 12시간까지 체내에 존재함을 알 수 있었다.
장내세균과 장내 세균유래 소포가 전신적으로 흡수된 후, 여러 장기로 침윤된 양상을 평가하기 위하여, 형광으로 표지한 50 μg의 세균과 세균유래 소포를 상기의 방법과 같이 투여한 다음 12시간째에 마우스로부터 혈액(Blood), 심장(Heart), 폐(Lung), 간(Liver), 신장(Kidney), 비장(Spleen), 지방조직(Adipose tissue), 및 근육(Muscle)을 적출하였다. 상기 적출한 조직들에서 형광을 관찰한 결과, 도1b에 나타낸 바와 같이, 상기 장내 세균(Bacteria)은 각 장기에 흡수되지 않은 반면, 상기 장내 세균 유래 세포밖 소포(EV)는 혈액, 심장, 폐, 간, 신장, 비장, 지방조직, 및 근육에 분포하는 것을 확인하였다.
실시예 2. 혈액으로부터 소포 분리 및 DNA 추출
혈액으로부터 소포를 분리하고 DNA를 추출하기 위해, 먼저 10 ㎖ 튜브에 혈액을 넣고 원심분리(3,500 x g, 10min, 4℃)를 실시하여 부유물을 가라앉혀 상등액만을 회수한 후 새로운 10 ㎖ 튜브에 옮겼다. 0.22 ㎛ 필터를 사용하여 상기 회수한 상등액으로부터 세균 및 이물질을 제거한 후, 센트리프랩튜브(centripreigugal filters 50 kD)에 옮기고 1500 x g, 4℃에서 15분간 원심분리하여 50 kD 보다 작은 물질은 버리고 10 ㎖까지 농축 시켰다. 다시 한 번 0.22 ㎛ 필터를 사용하여 박테리아 및 이물질을 제거한 후, Type 90ti 로터로 150,000 x g, 4℃에서 3시간 동안 초고속원심분리방법을 사용하여 상등액을 버리고 덩어리진 pellet을 생리식염수(PBS)로 녹여 소포를 수득하였다.
상기 방법에 따라 혈액으로부터 분리한 소포 100 ㎕를 100℃에서 끓여서 내부의 DNA를 지질 밖으로 나오게 한 후 얼음에 5분 동안 식혔다. 다음으로 남은 부유물을 제거하기 위하여 10,000 x g, 4℃에서 30분간 원심분리하고 상등액 만을 모은 후 Nanodrop을 이용하여 DNA 양을 정량하였다. 이후 상기 추출된 DNA에 세균 유래 DNA가 존재하는지 확인하기 위하여 하기 표 1에 나타낸 16s rDNA primer로 PCR을 수행하여 상기 추출된 유전자에 세균 유래 유전자가 존재하는 것을 확인하였다.
primer 서열 서열번호
16S rDNA
 16S_V3_F 5'-TCGTCGGCAGCGTCAGATGTGTATAAGAGACAGCCTACGGGNGGCWGCAG-3' 1
16S_V4_R 5'-GTCTCGTGGGCTCGGAGATGTGTATAAGAGACAGGACTACHVGGGTATCTAATCC-3 2
실시예 3. 혈액 내 소포에서 추출한 DNA를 이용한 메타게놈 분석
상기 실시예 2의 방법으로 유전자를 추출한 후, 상기 표1에 나타낸 16S rDNA 프라이머를 사용하여 PCR을 실시하여 유전자를 증폭시키고 시퀀싱(Illumina MiSeq sequencer)을 수행하였다. 결과를 Standard Flowgram Format(SFF) 파일로 출력하고 GS FLX software(v2.9)를 이용하여 SFF 파일을 sequence 파일(.fasta)과 nucleotide quality score 파일로 변환한 다음 리드의 신용도 평가를 확인하고, window(20 bps) 평균 base call accuracy가 99% 미만(Phred score <20)인 부분을 제거하였다. 질이 낮은 부분을 제거한 후, 리드의 길이가 300 bps 이상인 것만 이용하였으며(Sickle version 1.33), 결과 분석을 위해 Operational Taxonomy Unit(OTU)은 UCLUST와 USEARCH를 이용하여 시퀀스 유사도에 따라 클러스터링을 수행하였다. 구체적으로 속(genus)은 94%, 과(family)는 90%, 목(order)은 85%, 강(class)은 80%, 문(phylum)은 75% 시퀀스 유사도를 기준으로 클러스터링을 하고 각 OTU의 문, 강, 목, 과, 속 레벨의 분류를 수행하고, BLASTN와 GreenGenes의 16S DNA 시퀀스 데이터베이스(108,453 시퀀스)를 이용하여 97% 이상의 시퀀스 유사도 갖는 박테리아를 분석하였다(QIIME).
실시예 4. 정상인과 COPD환자 혈액에서 분리한 세균유래 소포 메타게놈 분석 기반 COPD 진단모형
상기 실시예 3의 방법으로, COPD환자 205명과 나이와 성별을 매칭한 정상인 231명의 혈액에서 소포를 분리한 후 메타게놈 시퀀싱을 수행하였다. 진단모형 개발은 먼저 t-test에서 두 군 사이의 p값이 0.05 이하이고, 두 군 사이에 2배 이상 차이가 나는 균주를 선정하고 난 후, logistic regression analysis 방법으로 진단적 성능 지표인 AUC(area under curve), 민감도, 및 특이도를 산출하였다.
혈액 내 세균유래 소포를 문(phylum) 수준에서 분석한 결과, Tenericutes 문 세균으로 진단모형을 개발하였을 때, COPD에 대한 진단적 성능이 유의하게 나타났다 (표 2 및 도 2 참조).
　 정상인 COPD t-test Training Set Test Set
Taxon Mean SD Mean SD p-value Ratio AUC sensitivity specificity AUC sensitivity specificity
p__Tenericutes 0.0015 0.0045 0.0004 0.0012 0.0000 0.30 0.80 0.88 0.45 0.76 0.82 0.47
혈액 내 세균유래 소포를 강(class) 수준에서 분석한 결과, Mollicutes, 및 Solibacteres 강 세균에서 하나 이상의 바이오마커로 진단모형을 개발하였을 때, COPD에 대한 진단적 성능이 유의하게 나타났다 (표 3 및 도 3 참조).
　 정상인 COPD t-test Training Set Test Set
Taxon Mean SD Mean SD p-value Ratio AUC sensitivity specificity AUC sensitivity specificity
c__Mollicutes 0.0015 0.0045 0.0004 0.0012 0.0000 0.30 0.80 0.89 0.41 0.76 0.83 0.44
c__Solibacteres 0.0003 0.0018 0.0010 0.0028 0.0008 3.87 0.78 0.90 0.19 0.77 0.87 0.33
혈액 내 세균유래 소포를 목(order) 수준에서 분석한 결과, Stramenopiles, Rubrobacterales, Turicibacterales, Rhodocyclales, RF39, 및 Solibacterales 목 세균에서 하나 이상의 바이오마커로 진단모형을 개발하였을 때, COPD에 대한 진단적 성능이 유의하게 나타났다 (표 4 및 도 4 참조).
　 정상인 COPD t-test Training Set Test Set
Taxon Mean SD Mean SD p-value Ratio AUC sensitivity specificity AUC sensitivity specificity
o__Stramenopiles 0.0006 0.0034 0.0000 0.0006 0.0010 0.07 0.79 0.88 0.33 0.79 0.87 0.38
o__Rubrobacterales 0.0006 0.0025 0.0001 0.0005 0.0001 0.13 0.77 0.87 0.23 0.74 0.85 0.29
o__Turicibacterales 0.0017 0.0033 0.0004 0.0014 0.0000 0.22 0.83 0.88 0.53 0.77 0.83 0.49
o__Rhodocyclales 0.0017 0.0075 0.0004 0.0012 0.0003 0.23 0.79 0.88 0.40 0.77 0.87 0.41
o__RF39 0.0013 0.0044 0.0004 0.0011 0.0000 0.26 0.79 0.89 0.43 0.76 0.85 0.44
o__Solibacterales 0.0003 0.0018 0.0010 0.0028 0.0008 3.87 0.78 0.90 0.19 0.77 0.87 0.33
혈액 내 세균유래 소포를 과(family) 수준에서 분석한 결과, Rubrobacteraceae, Turicibacteraceae, Rhodocyclaceae, Nocardiaceae, Clostridiaceae, S24-7, Staphylococcaceae, 및 Gordoniaceae 과 세균에서 하나 이상의 바이오마커로 진단모형을 개발하였을 때, COPD에 대한 진단적 성능이 유의하게 나타났다 (표 5 및 도 5 참조).
　 정상인 COPD t-test Training Set Test Set
Taxon Mean SD Mean SD p-value Ratio AUC sensitivity specificity AUC sensitivity specificity
f__Rubrobacteraceae 0.0006 0.0025 0.0001 0.0005 0.0001 0.13 0.77 0.87 0.23 0.74 0.85 0.29
f__Turicibacteraceae 0.0017 0.0033 0.0004 0.0014 0.0000 0.22 0.83 0.88 0.53 0.77 0.83 0.49
f__Rhodocyclaceae 0.0017 0.0075 0.0004 0.0012 0.0003 0.23 0.79 0.88 0.40 0.77 0.87 0.42
f__Nocardiaceae 0.0082 0.0356 0.0020 0.0028 0.0003 0.25 0.77 0.88 0.24 0.77 0.87 0.32
f__Clostridiaceae 0.0189 0.0439 0.0048 0.0062 0.0000 0.25 0.82 0.87 0.47 0.80 0.85 0.58
f__S24-7 0.0048 0.0125 0.0018 0.0037 0.0000 0.38 0.78 0.87 0.29 0.72 0.87 0.29
f__Staphylococcaceae 0.0344 0.0591 0.0700 0.0711 0.0000 2.04 0.82 0.92 0.33 0.83 0.90 0.42
f__Gordoniaceae 0.0005 0.0023 0.0011 0.0026 0.0043 2.17 0.77 0.88 0.21 0.76 0.84 0.29
혈액 내 세균유래 소포를 속(genus) 수준에서 분석한 결과, Hydrogenophilus, Proteus, Geobacillus, Chromohalobacter, Rubrobacter, Megamonas, Turicibacter, Rhodococcus, Phascolarctobacterium, SMB53, Desulfovibrio, Jeotgalicoccus, Cloacibacterium, Klebsiella, Escherichia, Cupriavidus, Adlercreutzia, Clostridium, Faecalibacterium, Stenotrophomonas, Staphylococcus, Gordonia, Micrococcus, Coprococcus, Novosphingobium, Enhydrobacter, Citrobacter, 및 Brevundimonas 속 세균에서 하나 이상의 바이오마커로 진단모형을 개발하였을 때, COPD에 대한 진단적 성능이 유의하게 나타났다 (표 6 및 도 6 참조).
　 정상인 COPD t-test Training Set Test Set
Taxon Mean SD Mean SD p-value Ratio AUC sensitivity specificity AUC sensitivity specificity
g__Hydrogenophilus 0.0011 0.0070 0.0001 0.0004 0.0021 0.09 0.78 0.88 0.38 0.79 0.87 0.40
g__Proteus 0.0075 0.0225 0.0007 0.0024 0.0000 0.10 0.82 0.89 0.47 0.83 0.87 0.49
g__Geobacillus 0.0017 0.0061 0.0002 0.0009 0.0000 0.11 0.77 0.87 0.23 0.75 0.85 0.32
g__Chromohalobacter 0.0013 0.0073 0.0002 0.0012 0.0010 0.12 0.78 0.87 0.32 0.74 0.84 0.35
g__Rubrobacter 0.0006 0.0025 0.0001 0.0005 0.0001 0.13 0.77 0.87 0.23 0.74 0.85 0.29
g__Megamonas 0.0020 0.0094 0.0004 0.0014 0.0005 0.21 0.77 0.88 0.30 0.75 0.86 0.33
g__Turicibacter 0.0017 0.0033 0.0004 0.0014 0.0000 0.22 0.83 0.88 0.53 0.77 0.83 0.49
g__Rhodococcus 0.0082 0.0355 0.0020 0.0028 0.0003 0.25 0.77 0.88 0.24 0.77 0.87 0.32
g__Phascolarctobacterium 0.0012 0.0026 0.0003 0.0010 0.0000 0.26 0.81 0.88 0.47 0.74 0.84 0.44
g__SMB53 0.0027 0.0076 0.0007 0.0016 0.0000 0.27 0.80 0.88 0.38 0.77 0.86 0.33
g__Desulfovibrio 0.0005 0.0020 0.0001 0.0006 0.0002 0.28 0.77 0.87 0.23 0.76 0.87 0.31
g__Jeotgalicoccus 0.0011 0.0042 0.0004 0.0016 0.0005 0.31 0.78 0.87 0.31 0.74 0.84 0.35
g__Cloacibacterium 0.0011 0.0037 0.0004 0.0014 0.0008 0.39 0.77 0.88 0.22 0.76 0.87 0.29
g__Klebsiella 0.0007 0.0017 0.0003 0.0006 0.0000 0.39 0.77 0.87 0.29 0.76 0.86 0.35
g__Escherichia 0.0006 0.0009 0.0003 0.0003 0.0000 0.43 0.82 0.88 0.44 0.81 0.87 0.56
g__Cupriavidus 0.0107 0.0237 0.0049 0.0052 0.0000 0.45 0.78 0.87 0.36 0.75 0.82 0.35
g__Adlercreutzia 0.0017 0.0038 0.0008 0.0014 0.0000 0.49 0.78 0.88 0.35 0.77 0.84 0.35
g__Clostridium 0.0028 0.0075 0.0014 0.0032 0.0006 0.50 0.78 0.87 0.34 0.75 0.87 0.36
g__Faecalibacterium 0.0292 0.0290 0.0597 0.0361 0.0000 2.04 0.86 0.91 0.53 0.87 0.91 0.53
g__Stenotrophomonas 0.0003 0.0013 0.0007 0.0016 0.0059 2.05 0.78 0.89 0.25 0.77 0.86 0.38
g__Staphylococcus 0.0328 0.0588 0.0694 0.0711 0.0000 2.12 0.83 0.92 0.34 0.83 0.90 0.42
g__Gordonia 0.0005 0.0023 0.0011 0.0026 0.0043 2.17 0.77 0.88 0.21 0.76 0.84 0.29
g__Micrococcus 0.0057 0.0100 0.0125 0.0121 0.0000 2.20 0.82 0.91 0.37 0.80 0.85 0.43
g__Coprococcus 0.0083 0.0115 0.0199 0.0159 0.0000 2.40 0.86 0.95 0.54 0.80 0.92 0.36
g__Novosphingobium 0.0007 0.0027 0.0018 0.0044 0.0016 2.42 0.79 0.90 0.30 0.77 0.85 0.29
g__Enhydrobacter 0.0177 0.0344 0.0525 0.0478 0.0000 2.97 0.88 0.91 0.50 0.84 0.89 0.53
g__Citrobacter 0.0095 0.0146 0.0305 0.0214 0.0000 3.21 0.91 0.94 0.63 0.84 0.90 0.44
g__Brevundimonas 0.0009 0.0036 0.0031 0.0050 0.0000 3.38 0.80 0.93 0.31 0.80 0.91 0.36
실시예 5. 정상인과 천식환자 혈액에서 분리한 세균유래 소포 메타게놈 분석 기반 천식 진단모형
상기 실시예 3의 방법으로, 천식환자 219명과 나이와 성별을 매칭한 정상인 236명의 혈액에서 소포를 분리한 후 메타게놈 시퀀싱을 수행하였다. 진단모형 개발은 먼저 t-test에서 두 군 사이의 p값이 0.05 이하이고, 두 군 사이에 2배 이상 차이가 나는 균주를 선정하고 난 후, logistic regression analysis 방법으로 진단적 성능 지표인 AUC(area under curve), 민감도, 및 특이도를 산출하였다.
혈액 내 세균유래 소포를 문(phylum) 수준에서 분석한 결과, Chloroflexi, Armatimonadetes, Fusobacteria, Cyanobacteria, Planctomycetes, Thermi, Verrucomicrobia, Acidobacteria, 및 TM7 문 세균으로 진단모형을 개발하였을 때, 천식에 대한 진단적 성능이 유의하게 나타났다 (표 7 및 도 7 참조).
　 정상인 천식 t-test Training Set Test Set
Taxon Mean SD Mean SD p-value Ratio AUC sensitivity specificity AUC sensitivity specificity
p__Chloroflexi 0.0007 0.0030 0.0001 0.0003 0.0000 0.14 0.67 0.96 0.13 0.57 0.92 0.10
p__Armatimonadetes 0.0006 0.0024 0.0001 0.0004 0.0000 0.17 0.66 0.96 0.12 0.55 0.93 0.07
p__Fusobacteria 0.0043 0.0095 0.0009 0.0029 0.0000 0.21 0.73 0.90 0.26 0.68 0.88 0.24
p__Cyanobacteria 0.0148 0.0397 0.0043 0.0119 0.0000 0.29 0.72 0.93 0.18 0.67 0.89 0.13
p__Planctomycetes 0.0004 0.0018 0.0001 0.0008 0.0023 0.30 0.64 0.97 0.11 0.58 0.95 0.06
p__[Thermi] 0.0020 0.0047 0.0006 0.0019 0.0000 0.30 0.69 0.94 0.16 0.59 0.91 0.13
p__Verrucomicrobia 0.0172 0.0266 0.0053 0.0060 0.0000 0.31 0.78 0.88 0.38 0.72 0.82 0.39
p__Acidobacteria 0.0010 0.0033 0.0003 0.0011 0.0002 0.33 0.64 0.95 0.12 0.60 0.93 0.07
p__TM7 0.0030 0.0055 0.0010 0.0029 0.0000 0.35 0.70 0.94 0.16 0.60 0.96 0.08
혈액 내 세균유래 소포를 강(class) 수준에서 분석한 결과, Rubrobacteria, Fimbriimonadia, Cytophagia, Chloroplast, Fusobacteriia, Saprospirae, Sphingobacteriia, Deinococci, Verrucomicrobiae, TM7-3, Alphaproteobacteria, Flavobacteriia, Bacilli, 및 4C0d-2 강 세균에서 하나 이상의 바이오마커로 진단모형을 개발하였을 때, 천식에 대한 진단적 성능이 유의하게 나타났다 (표 8 및 도 8 참조).
　 정상인 천식 t-test Training Set Test Set
Taxon Mean SD Mean SD p-value Ratio AUC sensitivity specificity AUC sensitivity specificity
c__Rubrobacteria 0.0006 0.0025 0.0000 0.0000 0.0000 0.00 0.67 0.95 0.16 0.62 0.93 0.10
c__[Fimbriimonadia] 0.0006 0.0024 0.0001 0.0004 0.0000 0.17 0.66 0.96 0.12 0.55 0.93 0.07
c__Cytophagia 0.0011 0.0036 0.0002 0.0008 0.0000 0.18 0.67 0.96 0.13 0.60 0.92 0.07
c__Chloroplast 0.0135 0.0394 0.0027 0.0049 0.0000 0.20 0.73 0.90 0.27 0.69 0.86 0.26
c__Fusobacteriia 0.0043 0.0095 0.0009 0.0029 0.0000 0.21 0.73 0.90 0.26 0.68 0.88 0.24
c__[Saprospirae] 0.0008 0.0028 0.0002 0.0006 0.0000 0.23 0.64 0.96 0.11 0.60 0.95 0.04
c__Sphingobacteriia 0.0013 0.0042 0.0004 0.0011 0.0000 0.29 0.65 0.96 0.10 0.58 0.92 0.06
c__Deinococci 0.0020 0.0047 0.0006 0.0019 0.0000 0.30 0.69 0.94 0.16 0.59 0.91 0.13
c__Verrucomicrobiae 0.0169 0.0265 0.0052 0.0060 0.0000 0.31 0.78 0.88 0.39 0.72 0.82 0.38
c__TM7-3 0.0029 0.0055 0.0009 0.0027 0.0000 0.32 0.70 0.94 0.17 0.61 0.95 0.08
c__Alphaproteobacteria 0.0498 0.0427 0.0163 0.0323 0.0000 0.33 0.81 0.88 0.50 0.77 0.85 0.32
c__Flavobacteriia 0.0052 0.0076 0.0018 0.0066 0.0000 0.34 0.73 0.93 0.20 0.69 0.95 0.14
c__Bacilli 0.1441 0.0924 0.0611 0.0408 0.0000 0.42 0.87 0.88 0.65 0.82 0.85 0.60
c__4C0d-2 0.0003 0.0012 0.0007 0.0014 0.0011 2.13 0.65 0.98 0.10 0.59 0.96 0.10
혈액 내 세균유래 소포를 목(order) 수준에서 분석한 결과, Rubrobacterales, Stramenopiles, Bacillales, Rhodocyclales, Fimbriimonadales, Cytophagales, Rickettsiales, Alteromonadales, Actinomycetales, Streptophyta, Fusobacteriales, CW040, Saprospirales, Aeromonadales, Neisseriales, Rhizobiales, Pseudomonadales, Deinococcales, Xanthomonadales, Sphingomonadales, Sphingobacteriales, Verrucomicrobiales, Flavobacteriales, Caulobacterales, Enterobacteriales, Bifidobacteriales, 및 YS2 목 세균에서 하나 이상의 바이오마커로 진단모형을 개발하였을 때, 천식에 대한 진단적 성능이 유의하게 나타났다 (표 9 및 도 9 참조).
　 정상인 천식 t-test Training Set Test Set
Taxon Mean SD Mean SD p-value Ratio AUC sensitivity specificity AUC sensitivity specificity
o__Rubrobacterales 0.0006 0.0025 0.0000 0.0000 0.0000 0.00 0.67 0.95 0.16 0.62 0.93 0.10
o__Stramenopiles 0.0006 0.0034 0.0000 0.0001 0.0003 0.01 0.64 0.99 0.06 0.57 0.98 0.03
o__Bacillales 0.0484 0.0711 0.0071 0.0085 0.0000 0.15 0.88 0.82 0.73 0.79 0.77 0.57
o__Rhodocyclales 0.0017 0.0075 0.0003 0.0009 0.0000 0.16 0.68 0.97 0.15 0.63 0.92 0.10
o__[Fimbriimonadales] 0.0006 0.0024 0.0001 0.0004 0.0000 0.17 0.66 0.96 0.12 0.55 0.93 0.07
o__Cytophagales 0.0011 0.0036 0.0002 0.0008 0.0000 0.18 0.67 0.96 0.13 0.60 0.92 0.07
o__Rickettsiales 0.0014 0.0053 0.0003 0.0011 0.0000 0.19 0.67 0.96 0.13 0.59 0.94 0.10
o__Alteromonadales 0.0009 0.0023 0.0002 0.0007 0.0000 0.19 0.69 0.95 0.16 0.62 0.92 0.10
o__Actinomycetales 0.0805 0.0802 0.0160 0.0218 0.0000 0.20 0.88 0.84 0.71 0.80 0.81 0.53
o__Streptophyta 0.0128 0.0391 0.0027 0.0048 0.0000 0.21 0.73 0.90 0.24 0.69 0.88 0.22
o__Fusobacteriales 0.0043 0.0095 0.0009 0.0029 0.0000 0.21 0.73 0.90 0.26 0.68 0.88 0.24
o__CW040 0.0008 0.0031 0.0002 0.0009 0.0001 0.22 0.67 0.97 0.14 0.57 0.93 0.10
o__[Saprospirales] 0.0008 0.0028 0.0002 0.0006 0.0000 0.23 0.64 0.96 0.11 0.60 0.95 0.04
o__Aeromonadales 0.0007 0.0028 0.0002 0.0007 0.0003 0.24 0.66 0.96 0.13 0.60 0.95 0.06
o__Neisseriales 0.0065 0.0178 0.0016 0.0064 0.0000 0.25 0.74 0.86 0.27 0.65 0.90 0.26
o__Rhizobiales 0.0171 0.0186 0.0043 0.0057 0.0000 0.25 0.78 0.84 0.48 0.75 0.87 0.33
o__Pseudomonadales 0.1336 0.1125 0.0335 0.0496 0.0000 0.25 0.85 0.82 0.65 0.79 0.80 0.57
o__Deinococcales 0.0014 0.0042 0.0004 0.0013 0.0000 0.25 0.68 0.95 0.16 0.60 0.91 0.13
o__Xanthomonadales 0.0022 0.0041 0.0006 0.0012 0.0000 0.26 0.72 0.93 0.25 0.66 0.92 0.21
o__Sphingomonadales 0.0173 0.0199 0.0049 0.0082 0.0000 0.29 0.78 0.87 0.44 0.71 0.88 0.25
o__Sphingobacteriales 0.0013 0.0042 0.0004 0.0011 0.0000 0.29 0.65 0.96 0.10 0.58 0.92 0.06
o__Verrucomicrobiales 0.0169 0.0265 0.0052 0.0060 0.0000 0.31 0.78 0.88 0.39 0.72 0.82 0.38
o__Flavobacteriales 0.0052 0.0076 0.0018 0.0066 0.0000 0.34 0.73 0.93 0.20 0.69 0.95 0.14
o__Caulobacterales 0.0042 0.0072 0.0015 0.0030 0.0000 0.36 0.72 0.90 0.24 0.59 0.92 0.18
o__Enterobacteriales 0.1006 0.0783 0.2091 0.0878 0.0000 2.08 0.84 0.91 0.54 0.85 0.93 0.50
o__Bifidobacteriales 0.0196 0.0220 0.0627 0.0335 0.0000 3.19 0.87 0.93 0.61 0.91 0.97 0.54
o__YS2 0.0002 0.0006 0.0007 0.0014 0.0000 4.30 0.69 0.96 0.16 0.65 0.97 0.17
혈액 내 세균유래 소포를 과(family) 수준에서 분석한 결과, Rubrobacteraceae, Exiguobacteraceae, Nocardiaceae, F16, Pseudonocardiaceae, Dermabacteraceae, Brevibacteriaceae, Microbacteriaceae, Staphylococcaceae, Cytophagaceae, Planococcaceae, Tissierellaceae, Rhodocyclaceae, Propionibacteriaceae, Fimbriimonadaceae, Campylobacteraceae, Dermacoccaceae, Burkholderiaceae, Rhizobiaceae, Bacillaceae, Corynebacteriaceae, mitochondria, Fusobacteriaceae, Leptotrichiaceae, Pseudomonadaceae, Bradyrhizobiaceae, Aeromonadaceae, Neisseriaceae, Methylobacteriaceae, Carnobacteriaceae, Xanthomonadaceae, Geodermatophilaceae, Mycobacteriaceae, Gordoniaceae, Micrococcaceae, Hyphomicrobiaceae, Moraxellaceae, Sphingomonadaceae, Actinomycetaceae, Deinococcaceae, Intrasporangiaceae, Flavobacteriaceae, Lactobacillaceae, Verrucomicrobiaceae, Nocardioidaceae, Sphingobacteriaceae, Rhodospirillaceae, Caulobacteraceae, Weeksellaceae, Dietziaceae, Aerococcaceae, Porphyromonadaceae, Veillonellaceae, Enterobacteriaceae, Barnesiellaceae, Rikenellaceae, Bacteroidaceae, 및 Bifidobacteriaceae 과 세균에서 하나 이상의 바이오마커로 진단모형을 개발하였을 때, 천식에 대한 진단적 성능이 유의하게 나타났다 (표 10 및 도 10 참조).
　 정상인 천식 t-test Training Set Test Set
Taxon Mean SD Mean SD p-value Ratio AUC sensitivity specificity AUC sensitivity specificity
f__Rubrobacteraceae 0.0006 0.0025 0.0000 0.0000 0.0000 0.00 0.67 0.95 0.16 0.62 0.93 0.10
f__[Exiguobacteraceae] 0.0007 0.0034 0.0000 0.0002 0.0001 0.04 0.67 0.96 0.14 0.59 0.93 0.07
f__Nocardiaceae 0.0082 0.0356 0.0008 0.0019 0.0000 0.09 0.73 0.91 0.27 0.63 0.88 0.21
f__F16 0.0007 0.0031 0.0001 0.0005 0.0000 0.09 0.67 0.96 0.14 0.60 0.92 0.10
f__Pseudonocardiaceae 0.0005 0.0028 0.0001 0.0002 0.0013 0.11 0.67 0.95 0.16 0.57 0.92 0.08
f__Dermabacteraceae 0.0013 0.0047 0.0002 0.0005 0.0000 0.12 0.70 0.92 0.20 0.62 0.92 0.10
f__Brevibacteriaceae 0.0017 0.0066 0.0002 0.0006 0.0000 0.12 0.71 0.92 0.21 0.64 0.92 0.15
f__Microbacteriaceae 0.0013 0.0079 0.0002 0.0008 0.0034 0.13 0.71 0.94 0.19 0.67 0.94 0.14
f__Staphylococcaceae 0.0344 0.0591 0.0047 0.0068 0.0000 0.14 0.85 0.82 0.61 0.75 0.80 0.43
f__Cytophagaceae 0.0011 0.0036 0.0002 0.0005 0.0000 0.15 0.67 0.96 0.14 0.58 0.92 0.07
f__Planococcaceae 0.0048 0.0109 0.0007 0.0013 0.0000 0.15 0.82 0.85 0.53 0.71 0.79 0.40
f__[Tissierellaceae] 0.0038 0.0085 0.0006 0.0016 0.0000 0.15 0.74 0.93 0.29 0.70 0.90 0.22
f__Rhodocyclaceae 0.0017 0.0075 0.0003 0.0009 0.0000 0.16 0.68 0.97 0.15 0.63 0.92 0.10
f__Propionibacteriaceae 0.0127 0.0154 0.0021 0.0031 0.0000 0.17 0.83 0.84 0.56 0.77 0.83 0.43
f__[Fimbriimonadaceae] 0.0006 0.0024 0.0001 0.0004 0.0000 0.17 0.66 0.96 0.12 0.55 0.93 0.07
f__Campylobacteraceae 0.0005 0.0016 0.0001 0.0004 0.0000 0.17 0.66 0.95 0.14 0.60 0.92 0.08
f__Dermacoccaceae 0.0012 0.0036 0.0002 0.0005 0.0000 0.18 0.68 0.94 0.18 0.58 0.90 0.10
f__Burkholderiaceae 0.0023 0.0066 0.0004 0.0010 0.0000 0.18 0.71 0.94 0.23 0.63 0.93 0.10
f__Rhizobiaceae 0.0066 0.0099 0.0012 0.0025 0.0000 0.18 0.75 0.86 0.31 0.71 0.88 0.25
f__Bacillaceae 0.0072 0.0106 0.0013 0.0020 0.0000 0.18 0.79 0.86 0.45 0.72 0.86 0.33
f__Corynebacteriaceae 0.0257 0.0456 0.0048 0.0055 0.0000 0.19 0.83 0.85 0.55 0.73 0.79 0.42
f__mitochondria 0.0013 0.0052 0.0003 0.0011 0.0001 0.21 0.65 0.96 0.12 0.58 0.95 0.08
f__Fusobacteriaceae 0.0027 0.0062 0.0006 0.0026 0.0000 0.21 0.72 0.92 0.23 0.66 0.90 0.15
f__Leptotrichiaceae 0.0016 0.0072 0.0004 0.0011 0.0003 0.22 0.67 0.96 0.13 0.59 0.92 0.04
f__Pseudomonadaceae 0.0714 0.0717 0.0160 0.0154 0.0000 0.22 0.83 0.82 0.64 0.75 0.75 0.56
f__Bradyrhizobiaceae 0.0014 0.0044 0.0003 0.0008 0.0000 0.24 0.67 0.95 0.13 0.58 0.92 0.06
f__Aeromonadaceae 0.0007 0.0028 0.0002 0.0007 0.0004 0.25 0.65 0.96 0.12 0.60 0.95 0.06
f__Neisseriaceae 0.0065 0.0178 0.0016 0.0064 0.0000 0.25 0.74 0.86 0.27 0.65 0.90 0.26
f__Methylobacteriaceae 0.0059 0.0101 0.0015 0.0034 0.0000 0.25 0.73 0.91 0.22 0.65 0.90 0.18
f__Carnobacteriaceae 0.0013 0.0031 0.0003 0.0012 0.0000 0.26 0.68 0.96 0.15 0.63 0.94 0.10
f__Xanthomonadaceae 0.0021 0.0041 0.0005 0.0012 0.0000 0.26 0.71 0.93 0.24 0.66 0.92 0.22
f__Geodermatophilaceae 0.0010 0.0033 0.0003 0.0012 0.0001 0.27 0.67 0.97 0.12 0.58 0.94 0.08
f__Mycobacteriaceae 0.0008 0.0028 0.0002 0.0009 0.0001 0.27 0.67 0.97 0.14 0.57 0.92 0.08
f__Gordoniaceae 0.0005 0.0023 0.0001 0.0005 0.0016 0.27 0.66 0.96 0.14 0.55 0.92 0.08
f__Micrococcaceae 0.0165 0.0213 0.0045 0.0143 0.0000 0.27 0.79 0.85 0.48 0.72 0.82 0.32
f__Hyphomicrobiaceae 0.0005 0.0017 0.0001 0.0006 0.0003 0.27 0.65 0.96 0.14 0.57 0.94 0.07
f__Moraxellaceae 0.0621 0.0670 0.0175 0.0451 0.0000 0.28 0.83 0.89 0.49 0.77 0.85 0.33
f__Sphingomonadaceae 0.0164 0.0190 0.0046 0.0070 0.0000 0.28 0.78 0.87 0.45 0.71 0.87 0.26
f__Actinomycetaceae 0.0027 0.0047 0.0008 0.0038 0.0000 0.29 0.76 0.88 0.35 0.70 0.88 0.29
f__Deinococcaceae 0.0012 0.0033 0.0003 0.0013 0.0000 0.29 0.67 0.96 0.14 0.59 0.92 0.08
f__Intrasporangiaceae 0.0020 0.0036 0.0006 0.0013 0.0000 0.30 0.70 0.93 0.18 0.64 0.93 0.11
f__Flavobacteriaceae 0.0016 0.0037 0.0005 0.0022 0.0000 0.30 0.68 0.94 0.16 0.60 0.93 0.13
f__Lactobacillaceae 0.0361 0.0559 0.0108 0.0141 0.0000 0.30 0.81 0.86 0.52 0.73 0.85 0.35
f__Verrucomicrobiaceae 0.0169 0.0265 0.0052 0.0060 0.0000 0.31 0.78 0.88 0.39 0.72 0.82 0.38
f__Nocardioidaceae 0.0011 0.0028 0.0003 0.0008 0.0000 0.31 0.68 0.94 0.18 0.59 0.92 0.13
f__Sphingobacteriaceae 0.0011 0.0035 0.0003 0.0010 0.0000 0.31 0.65 0.96 0.10 0.59 0.93 0.06
f__Rhodospirillaceae 0.0006 0.0021 0.0002 0.0011 0.0028 0.34 0.66 0.96 0.14 0.58 0.94 0.07
f__Caulobacteraceae 0.0042 0.0072 0.0015 0.0030 0.0000 0.36 0.72 0.90 0.24 0.59 0.92 0.18
f__[Weeksellaceae] 0.0036 0.0063 0.0013 0.0061 0.0000 0.36 0.70 0.96 0.14 0.66 0.95 0.07
f__Dietziaceae 0.0007 0.0022 0.0003 0.0008 0.0002 0.38 0.66 0.96 0.14 0.56 0.93 0.07
f__Aerococcaceae 0.0044 0.0069 0.0017 0.0042 0.0000 0.38 0.71 0.94 0.18 0.64 0.95 0.13
f__Porphyromonadaceae 0.0072 0.0163 0.0145 0.0090 0.0000 2.02 0.75 0.96 0.20 0.73 0.98 0.18
f__Veillonellaceae 0.0182 0.0230 0.0375 0.0288 0.0000 2.06 0.75 0.92 0.25 0.75 0.90 0.22
f__Enterobacteriaceae 0.1006 0.0783 0.2091 0.0878 0.0000 2.08 0.84 0.91 0.54 0.85 0.93 0.50
f__[Barnesiellaceae] 0.0010 0.0030 0.0024 0.0050 0.0001 2.49 0.68 0.96 0.13 0.59 0.94 0.10
f__Rikenellaceae 0.0027 0.0053 0.0070 0.0087 0.0000 2.60 0.73 0.93 0.28 0.68 0.91 0.19
f__Bacteroidaceae 0.0379 0.0377 0.1140 0.0469 0.0000 3.01 0.91 0.92 0.70 0.88 0.88 0.64
f__Bifidobacteriaceae 0.0196 0.0220 0.0627 0.0335 0.0000 3.19 0.87 0.93 0.61 0.91 0.97 0.54
혈액 내 세균유래 소포를 속(genus) 수준에서 분석한 결과, Geobacillus, Rubrobacter, Exiguobacterium, Ralstonia, Sporosarcina, Hydrogenophilus, Rhodococcus, Proteus, Leptotrichia, Brevibacterium, Brachybacterium, Staphylococcus, Peptoniphilus, Lautropia, Finegoldia, Anaerococcus, Sphingobacterium, Propionibacterium, Micrococcus, Fimbriimonas, Dermacoccus, Campylobacter, Agrobacterium, Neisseria, Acinetobacter, Thermus, Corynebacterium, Fusobacterium, Pseudomonas, Jeotgalicoccus, Dietzia, Rubellimicrobium, Flavobacterium, Megamonas, Porphyromonas, Granulicatella, Novosphingobium, Sphingomonas, Mycobacterium, Methylobacterium, Gordonia, Burkholderia, Kocuria, Lactobacillus, Deinococcus, Kaistobacter, Akkermansia, Actinomyces, Brevundimonas, Virgibacillus, Bacillus, Eubacterium, Rothia, Chryseobacterium, Faecalibacterium, Roseburia, Klebsiella, Sutterella, Paraprevotella, Parabacteroides, Butyricimonas, Lachnobacterium, Veillonella, Bacteroides, Lachnospira, Bifidobacterium, Bilophila, 및 Enterobacter 속 세균에서 하나 이상의 바이오마커로 진단모형을 개발하였을 때, 천식에 대한 진단적 성능이 유의하게 나타났다 (표 11 및 도 11 참조).
　 정상인 천식 t-test Training Set Test Set
Taxon Mean SD Mean SD p-value Ratio AUC sensitivity specificity AUC sensitivity specificity
g__Geobacillus 0.0017 0.0061 0.0000 0.0000 0.0000 0.00 0.70 0.92 0.23 0.65 0.92 0.17
g__Rubrobacter 0.0006 0.0025 0.0000 0.0000 0.0000 0.00 0.67 0.95 0.16 0.62 0.93 0.10
g__Exiguobacterium 0.0007 0.0034 0.0000 0.0002 0.0001 0.04 0.67 0.97 0.12 0.59 0.95 0.04
g__Ralstonia 0.0009 0.0031 0.0000 0.0001 0.0000 0.04 0.70 0.94 0.18 0.61 0.90 0.13
g__Sporosarcina 0.0005 0.0021 0.0000 0.0002 0.0000 0.05 0.68 0.96 0.14 0.62 0.94 0.10
g__Hydrogenophilus 0.0011 0.0070 0.0001 0.0007 0.0017 0.06 0.67 0.97 0.12 0.62 0.95 0.06
g__Rhodococcus 0.0082 0.0355 0.0008 0.0019 0.0000 0.09 0.73 0.91 0.27 0.62 0.88 0.21
g__Proteus 0.0075 0.0225 0.0008 0.0036 0.0000 0.11 0.65 0.99 0.06 0.58 0.97 0.01
g__Leptotrichia 0.0010 0.0029 0.0001 0.0005 0.0000 0.12 0.69 0.94 0.18 0.59 0.91 0.13
g__Brevibacterium 0.0017 0.0066 0.0002 0.0006 0.0000 0.12 0.71 0.92 0.21 0.64 0.92 0.15
g__Brachybacterium 0.0012 0.0046 0.0001 0.0005 0.0000 0.12 0.70 0.93 0.19 0.62 0.92 0.10
g__Staphylococcus 0.0328 0.0588 0.0044 0.0062 0.0000 0.13 0.84 0.82 0.59 0.75 0.81 0.39
g__Peptoniphilus 0.0009 0.0035 0.0001 0.0005 0.0000 0.13 0.68 0.96 0.14 0.57 0.94 0.07
g__Lautropia 0.0017 0.0063 0.0002 0.0005 0.0000 0.14 0.68 0.95 0.16 0.60 0.92 0.07
g__Finegoldia 0.0008 0.0024 0.0001 0.0006 0.0000 0.14 0.67 0.96 0.14 0.62 0.92 0.08
g__Anaerococcus 0.0016 0.0054 0.0003 0.0013 0.0000 0.15 0.69 0.95 0.17 0.62 0.94 0.14
g__Sphingobacterium 0.0005 0.0028 0.0001 0.0006 0.0009 0.16 0.65 0.96 0.11 0.58 0.93 0.08
g__Propionibacterium 0.0127 0.0153 0.0021 0.0031 0.0000 0.17 0.83 0.84 0.56 0.77 0.83 0.43
g__Micrococcus 0.0057 0.0100 0.0010 0.0017 0.0000 0.17 0.74 0.87 0.30 0.70 0.88 0.28
g__Fimbriimonas 0.0006 0.0023 0.0001 0.0004 0.0000 0.17 0.66 0.96 0.13 0.55 0.95 0.07
g__Dermacoccus 0.0012 0.0036 0.0002 0.0005 0.0000 0.18 0.68 0.94 0.18 0.58 0.90 0.10
g__Campylobacter 0.0004 0.0015 0.0001 0.0004 0.0000 0.18 0.66 0.96 0.13 0.60 0.92 0.08
g__Agrobacterium 0.0011 0.0033 0.0002 0.0007 0.0000 0.18 0.67 0.96 0.12 0.58 0.92 0.04
g__Neisseria 0.0041 0.0107 0.0008 0.0026 0.0000 0.18 0.72 0.90 0.23 0.62 0.90 0.17
g__Acinetobacter 0.0415 0.0569 0.0076 0.0128 0.0000 0.18 0.84 0.84 0.64 0.79 0.83 0.49
g__Thermus 0.0005 0.0021 0.0001 0.0007 0.0001 0.19 0.67 0.96 0.12 0.58 0.92 0.07
g__Corynebacterium 0.0257 0.0456 0.0048 0.0055 0.0000 0.19 0.83 0.85 0.55 0.73 0.79 0.42
g__Fusobacterium 0.0027 0.0062 0.0006 0.0026 0.0000 0.21 0.72 0.92 0.23 0.66 0.90 0.15
g__Pseudomonas 0.0677 0.0696 0.0144 0.0145 0.0000 0.21 0.84 0.82 0.65 0.75 0.76 0.56
g__Jeotgalicoccus 0.0011 0.0042 0.0002 0.0013 0.0000 0.21 0.67 0.96 0.13 0.59 0.92 0.10
g__Dietzia 0.0006 0.0018 0.0001 0.0006 0.0000 0.22 0.68 0.95 0.16 0.60 0.93 0.08
g__Rubellimicrobium 0.0004 0.0016 0.0001 0.0007 0.0002 0.23 0.65 0.96 0.12 0.59 0.92 0.08
g__Flavobacterium 0.0006 0.0021 0.0001 0.0005 0.0000 0.23 0.65 0.96 0.14 0.57 0.92 0.08
g__Megamonas 0.0020 0.0094 0.0005 0.0011 0.0007 0.24 0.65 0.96 0.12 0.56 0.93 0.07
g__Porphyromonas 0.0019 0.0072 0.0005 0.0036 0.0009 0.25 0.69 0.94 0.18 0.62 0.93 0.14
g__Granulicatella 0.0011 0.0029 0.0003 0.0011 0.0000 0.26 0.67 0.95 0.14 0.62 0.95 0.08
g__Novosphingobium 0.0007 0.0027 0.0002 0.0009 0.0001 0.26 0.65 0.97 0.12 0.59 0.97 0.06
g__Sphingomonas 0.0094 0.0117 0.0025 0.0040 0.0000 0.27 0.77 0.87 0.38 0.67 0.86 0.28
g__Mycobacterium 0.0008 0.0028 0.0002 0.0009 0.0001 0.27 0.67 0.97 0.14 0.57 0.92 0.08
g__Methylobacterium 0.0026 0.0078 0.0007 0.0020 0.0000 0.27 0.66 0.96 0.11 0.62 0.95 0.06
g__Gordonia 0.0005 0.0023 0.0001 0.0005 0.0017 0.27 0.66 0.96 0.14 0.55 0.92 0.08
g__Burkholderia 0.0006 0.0019 0.0002 0.0008 0.0002 0.27 0.66 0.96 0.14 0.58 0.92 0.10
g__Kocuria 0.0016 0.0047 0.0004 0.0014 0.0000 0.27 0.68 0.94 0.13 0.60 0.93 0.06
g__Lactobacillus 0.0355 0.0560 0.0101 0.0140 0.0000 0.29 0.81 0.86 0.52 0.73 0.85 0.38
g__Deinococcus 0.0012 0.0033 0.0003 0.0013 0.0000 0.30 0.67 0.96 0.14 0.59 0.92 0.08
g__Kaistobacter 0.0008 0.0027 0.0002 0.0010 0.0001 0.30 0.67 0.96 0.14 0.55 0.94 0.04
g__Akkermansia 0.0169 0.0265 0.0052 0.0060 0.0000 0.31 0.78 0.88 0.39 0.72 0.82 0.38
g__Actinomyces 0.0025 0.0046 0.0008 0.0038 0.0000 0.31 0.75 0.89 0.32 0.69 0.89 0.26
g__Brevundimonas 0.0009 0.0036 0.0003 0.0008 0.0005 0.32 0.67 0.97 0.13 0.56 0.92 0.07
g__Virgibacillus 0.0005 0.0019 0.0002 0.0006 0.0002 0.32 0.65 0.96 0.12 0.58 0.92 0.06
g__Bacillus 0.0025 0.0044 0.0008 0.0016 0.0000 0.32 0.69 0.95 0.20 0.61 0.92 0.11
g__[Eubacterium] 0.0020 0.0043 0.0007 0.0013 0.0000 0.35 0.68 0.94 0.19 0.59 0.91 0.11
g__Rothia 0.0059 0.0137 0.0021 0.0139 0.0010 0.36 0.74 0.88 0.30 0.66 0.88 0.26
g__Chryseobacterium 0.0020 0.0045 0.0007 0.0025 0.0000 0.36 0.67 0.97 0.12 0.61 0.95 0.06
g__Faecalibacterium 0.0292 0.0290 0.0602 0.0236 0.0000 2.06 0.85 0.90 0.52 0.82 0.91 0.35
g__Roseburia 0.0009 0.0020 0.0021 0.0029 0.0000 2.24 0.72 0.94 0.20 0.64 0.92 0.14
g__Klebsiella 0.0007 0.0017 0.0018 0.0012 0.0000 2.48 0.84 0.94 0.32 0.76 0.90 0.28
g__Sutterella 0.0005 0.0017 0.0014 0.0029 0.0001 2.53 0.66 0.96 0.12 0.59 0.97 0.15
g__Paraprevotella 0.0006 0.0021 0.0014 0.0022 0.0000 2.54 0.68 0.98 0.11 0.61 0.96 0.11
g__Parabacteroides 0.0052 0.0149 0.0138 0.0086 0.0000 2.66 0.83 0.93 0.37 0.83 0.95 0.32
g__Butyricimonas 0.0004 0.0014 0.0012 0.0019 0.0000 2.78 0.72 0.95 0.18 0.61 0.92 0.14
g__Lachnobacterium 0.0001 0.0005 0.0004 0.0007 0.0000 2.86 0.68 0.95 0.12 0.62 0.95 0.17
g__Veillonella 0.0084 0.0152 0.0243 0.0248 0.0000 2.89 0.78 0.93 0.30 0.79 0.92 0.29
g__Bacteroides 0.0378 0.0377 0.1140 0.0469 0.0000 3.02 0.91 0.92 0.70 0.88 0.88 0.64
g__Lachnospira 0.0012 0.0029 0.0037 0.0130 0.0041 3.23 0.73 0.95 0.18 0.69 0.95 0.19
g__Bifidobacterium 0.0174 0.0209 0.0623 0.0336 0.0000 3.59 0.89 0.93 0.61 0.92 0.97 0.58
g__Bilophila 0.0001 0.0004 0.0005 0.0008 0.0000 4.25 0.74 0.94 0.29 0.69 0.95 0.21
g__Enterobacter 0.0002 0.0007 0.0016 0.0013 0.0000 6.56 0.87 0.94 0.53 0.88 0.95 0.54
실시예 6. COPD환자와 천식 혈액에서 분리한 세균유래 소포 메타게놈 분석 기반 COPD와 천식 감별진단모형
상기 실시예 3의 방법으로, COPD환자 205명과 천식환자 219명의 혈액에서 소포를 분리한 후 메타게놈 시퀀싱을 수행하였다. 진단모형 개발은 먼저 t-test에서 두 군 사이의 p값이 0.05 이하이고, 두 군 사이에 2배 이상 차이가 나는 균주를 선정하고 난 후, logistic regression analysis 방법으로 진단적 성능 지표인 AUC(area under curve), 민감도, 및 특이도를 산출하였다.
혈액 내 세균유래 소포를 문(phylum) 수준에서 분석한 결과, Bacteroidetes, Tenericutes, Thermi, TM7, Cyanobacteria, Verrucomicrobia, Fusobacteria, Acidobacteria, Planctomycetes, Armatimonadetes, 및 Chloroflexi 문 세균에서 하나 이상의 바이오마커로 진단모형을 개발하였을 때, 천식과 COPD를 감별하는 진단적 성능이 유의하게 나타났다 (표 12 및 도 12 참조).
　 천식 COPD t-test Training Set Test Set
Taxon Mean SD Mean SD p-value Ratio AUC sensitivity specificity Auc sensitivity specificity
p__Bacteroidetes 0.1762 0.0499 0.0694 0.0265 0.0000 0.39 0.98 0.95 0.96 0.99 0.94 0.95
p__Tenericutes 0.0011 0.0018 0.0004 0.0012 0.0000 0.42 0.85 0.72 0.90 0.82 0.75 0.85
p__[Thermi] 0.0006 0.0019 0.0017 0.0033 0.0000 2.80 0.85 0.68 0.92 0.84 0.76 0.87
p__TM7 0.0010 0.0029 0.0030 0.0044 0.0000 2.91 0.86 0.68 0.91 0.86 0.75 0.87
p__Cyanobacteria 0.0043 0.0119 0.0162 0.0200 0.0000 3.75 0.88 0.70 0.91 0.89 0.75 0.85
p__Verrucomicrobia 0.0053 0.0060 0.0206 0.0140 0.0000 3.92 0.93 0.87 0.84 0.94 0.90 0.78
p__Fusobacteria 0.0009 0.0029 0.0041 0.0055 0.0000 4.42 0.88 0.68 0.90 0.88 0.76 0.85
p__Acidobacteria 0.0003 0.0011 0.0017 0.0042 0.0000 5.13 0.85 0.67 0.89 0.86 0.76 0.85
p__Planctomycetes 0.0001 0.0008 0.0008 0.0031 0.0049 5.81 0.85 0.68 0.90 0.82 0.75 0.85
p__Armatimonadetes 0.0001 0.0004 0.0010 0.0027 0.0000 9.14 0.85 0.68 0.90 0.86 0.75 0.83
p__Chloroflexi 0.0001 0.0003 0.0010 0.0029 0.0000 10.56 0.86 0.68 0.90 0.85 0.75 0.85
혈액 내 세균유래 소포를 강(class) 수준에서 분석한 결과, Bacteroidia, 4C0d-2, Mollicutes, Bacilli, Deinococci, TM7-3, Flavobacteriia, Alphaproteobacteria, Verrucomicrobiae, Fusobacteriia, Saprospirae, Sphingobacteriia, Chloroplast, Cytophagia, Fimbriimonadia, Thermomicrobia, 및 Solibacteres 강 세균에서 하나 이상의 바이오마커로 진단모형을 개발하였을 때, 천식과 COPD를 감별하는 진단적 성능이 유의하게 나타났다 (표 13 및 도 13 참조).
　 천식 COPD t-test Training Set Test Set
Taxon Mean SD Mean SD p-value Ratio AUC sensitivity specificity AUC sensitivity specificity
c__Bacteroidia 0.1736 0.0514 0.0585 0.0261 0.0000 0.34 0.98 0.94 0.97 0.99 0.99 0.93
c__4C0d-2 0.0007 0.0014 0.0003 0.0010 0.0003 0.36 0.84 0.64 0.88 0.82 0.72 0.87
c__Mollicutes 0.0010 0.0016 0.0004 0.0012 0.0001 0.45 0.84 0.70 0.89 0.82 0.75 0.80
c__Bacilli 0.0611 0.0408 0.1678 0.0745 0.0000 2.75 0.96 0.91 0.91 0.98 0.97 0.87
c__Deinococci 0.0006 0.0019 0.0017 0.0033 0.0000 2.80 0.85 0.68 0.92 0.84 0.76 0.87
c__TM7-3 0.0009 0.0027 0.0028 0.0044 0.0000 3.02 0.85 0.68 0.91 0.85 0.75 0.87
c__Flavobacteriia 0.0018 0.0066 0.0059 0.0075 0.0000 3.28 0.85 0.68 0.93 0.86 0.75 0.87
c__Alphaproteobacteria 0.0163 0.0323 0.0632 0.0343 0.0000 3.87 0.95 0.88 0.88 0.96 0.93 0.88
c__Verrucomicrobiae 0.0052 0.0060 0.0205 0.0140 0.0000 3.95 0.93 0.87 0.83 0.94 0.90 0.78
c__Fusobacteriia 0.0009 0.0029 0.0041 0.0055 0.0000 4.42 0.88 0.68 0.90 0.88 0.76 0.85
c__[Saprospirae] 0.0002 0.0006 0.0009 0.0027 0.0009 4.46 0.84 0.68 0.92 0.85 0.74 0.83
c__Sphingobacteriia 0.0004 0.0011 0.0019 0.0042 0.0000 4.98 0.86 0.68 0.90 0.86 0.74 0.82
c__Chloroplast 0.0027 0.0049 0.0151 0.0196 0.0000 5.54 0.91 0.79 0.87 0.91 0.81 0.80
c__Cytophagia 0.0002 0.0008 0.0017 0.0050 0.0000 8.49 0.85 0.68 0.88 0.86 0.75 0.85
c__[Fimbriimonadia] 0.0001 0.0004 0.0010 0.0027 0.0000 9.14 0.85 0.68 0.90 0.86 0.75 0.83
c__Thermomicrobia 0.0000 0.0002 0.0006 0.0018 0.0000 12.13 0.85 0.67 0.90 0.85 0.74 0.83
c__Solibacteres 0.0000 0.0002 0.0010 0.0028 0.0000 31.46 0.85 0.67 0.90 0.84 0.72 0.85
혈액 내 세균유래 소포를 목(order) 수준에서 분석한 결과, YS2, Bifidobacteriales, Turicibacterales, Bacteroidales, RF39, Enterobacteriales, Rhodobacterales, Neisseriales, Gemellales, Deinococcales, Flavobacteriales, Xanthomonadales, Verrucomicrobiales, Sphingomonadales, Caulobacterales, Fusobacteriales, Saprospirales, Pseudomonadales, Sphingobacteriales, Rhizobiales, Actinomycetales, CW040, Streptophyta, Rickettsiales, Alteromonadales, Cytophagales, Aeromonadales, Fimbriimonadales, JG30-KF-CM45, Bacillales, 및 Solibacterales 목 세균에서 하나 이상의 바이오마커로 진단모형을 개발하였을 때, 천식과 COPD를 감별하는 진단적 성능이 유의하게 나타났다 (표 14 및 도 14 참조).
　 천식 COPD t-test Training Set Test Set
Taxon Mean SD Mean SD p-value Ratio AUC sensitivity specificity AUC sensitivity specificity
o__YS2 0.0007 0.0014 0.0000 0.0002 0.0000 0.04 0.88 0.74 0.93 0.87 0.78 0.92
o__Bifidobacteriales 0.0627 0.0335 0.0127 0.0101 0.0000 0.20 0.97 0.89 0.95 1.00 0.99 0.93
o__Turicibacterales 0.0017 0.0053 0.0004 0.0014 0.0005 0.22 0.87 0.70 0.90 0.81 0.75 0.80
o__Bacteroidales 0.1736 0.0514 0.0585 0.0261 0.0000 0.34 0.98 0.94 0.97 0.99 0.99 0.93
o__RF39 0.0010 0.0016 0.0004 0.0011 0.0000 0.36 0.85 0.72 0.88 0.82 0.75 0.77
o__Enterobacteriales 0.2091 0.0878 0.0932 0.0398 0.0000 0.45 0.94 0.83 0.93 0.97 0.94 0.85
o__Rhodobacterales 0.0034 0.0237 0.0090 0.0098 0.0014 2.66 0.84 0.66 0.90 0.84 0.74 0.85
o__Neisseriales 0.0016 0.0064 0.0044 0.0052 0.0000 2.72 0.87 0.68 0.90 0.85 0.74 0.82
o__Gemellales 0.0004 0.0032 0.0013 0.0028 0.0034 2.92 0.83 0.66 0.91 0.84 0.74 0.85
o__Deinococcales 0.0004 0.0013 0.0011 0.0026 0.0004 2.99 0.83 0.66 0.90 0.84 0.74 0.87
o__Flavobacteriales 0.0018 0.0066 0.0059 0.0075 0.0000 3.28 0.85 0.68 0.93 0.86 0.75 0.87
o__Xanthomonadales 0.0006 0.0012 0.0022 0.0030 0.0000 3.90 0.86 0.68 0.90 0.87 0.75 0.82
o__Verrucomicrobiales 0.0052 0.0060 0.0205 0.0140 0.0000 3.95 0.93 0.87 0.83 0.94 0.90 0.78
o__Sphingomonadales 0.0049 0.0082 0.0210 0.0208 0.0000 4.25 0.93 0.85 0.86 0.93 0.90 0.80
o__Caulobacterales 0.0015 0.0030 0.0067 0.0068 0.0000 4.41 0.91 0.80 0.88 0.91 0.79 0.80
o__Fusobacteriales 0.0009 0.0029 0.0041 0.0055 0.0000 4.42 0.88 0.68 0.90 0.88 0.76 0.85
o__[Saprospirales] 0.0002 0.0006 0.0009 0.0027 0.0009 4.46 0.84 0.68 0.92 0.85 0.74 0.83
o__Pseudomonadales 0.0335 0.0496 0.1520 0.0710 0.0000 4.53 0.97 0.93 0.94 0.98 0.97 0.90
o__Sphingobacteriales 0.0004 0.0011 0.0019 0.0042 0.0000 4.98 0.86 0.68 0.90 0.86 0.74 0.82
o__Rhizobiales 0.0043 0.0057 0.0215 0.0141 0.0000 5.02 0.95 0.90 0.88 0.96 0.93 0.82
o__Actinomycetales 0.0160 0.0218 0.0812 0.0405 0.0000 5.07 0.98 0.95 0.92 0.99 0.99 0.88
o__CW040 0.0002 0.0009 0.0010 0.0025 0.0000 5.45 0.85 0.68 0.90 0.85 0.74 0.85
o__Streptophyta 0.0027 0.0048 0.0149 0.0195 0.0000 5.61 0.91 0.79 0.87 0.92 0.82 0.80
o__Rickettsiales 0.0003 0.0011 0.0015 0.0027 0.0000 5.86 0.86 0.70 0.86 0.85 0.75 0.82
o__Alteromonadales 0.0002 0.0007 0.0012 0.0030 0.0000 7.38 0.86 0.68 0.90 0.86 0.74 0.85
o__Cytophagales 0.0002 0.0008 0.0017 0.0050 0.0000 8.49 0.85 0.68 0.88 0.86 0.75 0.85
o__Aeromonadales 0.0002 0.0007 0.0014 0.0042 0.0000 8.93 0.86 0.70 0.90 0.85 0.74 0.75
o__[Fimbriimonadales] 0.0001 0.0004 0.0010 0.0027 0.0000 9.14 0.85 0.68 0.90 0.86 0.75 0.83
o__JG30-KF-CM45 0.0000 0.0002 0.0005 0.0017 0.0001 11.57 0.85 0.67 0.90 0.85 0.74 0.83
o__Bacillales 0.0071 0.0085 0.0903 0.0740 0.0000 12.76 0.99 0.99 0.98 0.99 0.97 0.97
o__Solibacterales 0.0000 0.0002 0.0010 0.0028 0.0000 31.46 0.85 0.67 0.90 0.84 0.72 0.85
혈액 내 세균유래 소포를 과(family) 수준에서 분석한 결과, Helicobacteraceae, Bacteroidaceae, Bifidobacteriaceae, Turicibacteraceae, Rikenellaceae, Odoribacteraceae, Clostridiaceae, Barnesiellaceae, Veillonellaceae, Porphyromonadaceae, Enterobacteriaceae, Christensenellaceae, Lactobacillaceae, Rhodobacteraceae, Nocardiaceae, Neisseriaceae, Gemellaceae, Carnobacteriaceae, Aerococcaceae, Weeksellaceae, Deinococcaceae, Leptotrichiaceae, Mycobacteriaceae, Dietziaceae, Xanthomonadaceae, Pseudomonadaceae, Verrucomicrobiaceae, Methylobacteriaceae, Flavobacteriaceae, Actinomycetaceae, Burkholderiaceae, Nocardioidaceae, Caulobacteraceae, Sphingomonadaceae, Corynebacteriaceae, Tissierellaceae, Chitinophagaceae, mitochondria, Sphingobacteriaceae, Fusobacteriaceae, Moraxellaceae, Micrococcaceae, Geodermatophilaceae, Dermacoccaceae, Intrasporangiaceae, Dermabacteraceae, Propionibacteriaceae, Rhodospirillaceae, Bradyrhizobiaceae, Campylobacteraceae, Brevibacteriaceae, Microbacteriaceae, Cellulomonadaceae, Gordoniaceae, Bacillaceae, Planococcaceae, Rhizobiaceae, Aeromonadaceae, Fimbriimonadaceae, Cytophagaceae, F16, Staphylococcaceae, Exiguobacteraceae, 및 Alteromonadaceae 과 세균에서 하나 이상의 바이오마커로 진단모형을 개발하였을 때, 천식과 COPD를 감별하는 진단적 성능이 유의하게 나타났다 (표 15 및 도 15 참조).
　 천식 COPD t-test Training Set Test Set
Taxon Mean SD Mean SD p-value Ratio AUC sensitivity specificity AUC sensitivity specificity
f__Helicobacteraceae 0.0005 0.0022 0.0000 0.0004 0.0040 0.09 0.84 0.67 0.90 0.82 0.74 0.85
f__Bacteroidaceae 0.1140 0.0469 0.0209 0.0143 0.0000 0.18 0.98 0.93 0.96 0.99 0.97 0.95
f__Bifidobacteriaceae 0.0627 0.0335 0.0127 0.0101 0.0000 0.20 0.97 0.89 0.95 1.00 0.99 0.93
f__Turicibacteraceae 0.0017 0.0053 0.0004 0.0014 0.0005 0.22 0.87 0.70 0.90 0.81 0.75 0.80
f__Rikenellaceae 0.0070 0.0087 0.0017 0.0029 0.0000 0.24 0.90 0.75 0.89 0.88 0.78 0.90
f__[Odoribacteraceae] 0.0021 0.0029 0.0007 0.0019 0.0000 0.31 0.86 0.70 0.92 0.86 0.75 0.92
f__Clostridiaceae 0.0151 0.0143 0.0048 0.0062 0.0000 0.32 0.90 0.75 0.90 0.83 0.75 0.85
f__[Barnesiellaceae] 0.0024 0.0050 0.0008 0.0022 0.0000 0.34 0.85 0.66 0.89 0.84 0.74 0.85
f__Veillonellaceae 0.0375 0.0288 0.0128 0.0154 0.0000 0.34 0.92 0.79 0.88 0.94 0.87 0.92
f__Porphyromonadaceae 0.0145 0.0090 0.0052 0.0048 0.0000 0.36 0.93 0.82 0.89 0.92 0.90 0.83
f__Enterobacteriaceae 0.2091 0.0878 0.0932 0.0398 0.0000 0.45 0.94 0.83 0.93 0.97 0.94 0.85
f__Christensenellaceae 0.0010 0.0018 0.0005 0.0019 0.0038 0.50 0.83 0.65 0.87 0.83 0.72 0.88
f__Lactobacillaceae 0.0108 0.0141 0.0256 0.0264 0.0000 2.38 0.89 0.75 0.90 0.92 0.79 0.87
f__Rhodobacteraceae 0.0034 0.0237 0.0089 0.0098 0.0016 2.64 0.84 0.66 0.90 0.84 0.74 0.85
f__Nocardiaceae 0.0008 0.0019 0.0020 0.0028 0.0000 2.69 0.87 0.70 0.90 0.86 0.75 0.78
f__Neisseriaceae 0.0016 0.0064 0.0044 0.0052 0.0000 2.72 0.87 0.68 0.90 0.85 0.74 0.82
f__Gemellaceae 0.0004 0.0032 0.0013 0.0028 0.0041 2.90 0.83 0.66 0.91 0.83 0.72 0.85
f__Carnobacteriaceae 0.0003 0.0012 0.0009 0.0019 0.0001 2.90 0.84 0.66 0.91 0.83 0.74 0.83
f__Aerococcaceae 0.0017 0.0042 0.0049 0.0057 0.0000 2.95 0.88 0.73 0.87 0.88 0.76 0.80
f__[Weeksellaceae] 0.0013 0.0061 0.0040 0.0069 0.0000 2.98 0.83 0.66 0.92 0.84 0.74 0.87
f__Deinococcaceae 0.0003 0.0013 0.0010 0.0026 0.0006 3.04 0.83 0.66 0.90 0.84 0.74 0.87
f__Leptotrichiaceae 0.0004 0.0011 0.0012 0.0029 0.0001 3.41 0.85 0.67 0.90 0.84 0.75 0.83
f__Mycobacteriaceae 0.0002 0.0009 0.0007 0.0018 0.0003 3.45 0.83 0.66 0.90 0.84 0.74 0.87
f__Dietziaceae 0.0003 0.0008 0.0009 0.0021 0.0000 3.62 0.84 0.66 0.92 0.84 0.74 0.82
f__Xanthomonadaceae 0.0005 0.0012 0.0019 0.0028 0.0000 3.63 0.85 0.67 0.91 0.87 0.75 0.85
f__Pseudomonadaceae 0.0160 0.0154 0.0612 0.0353 0.0000 3.82 0.97 0.93 0.90 0.97 0.91 0.88
f__Verrucomicrobiaceae 0.0052 0.0060 0.0205 0.0140 0.0000 3.95 0.93 0.87 0.83 0.94 0.90 0.78
f__Methylobacteriaceae 0.0015 0.0034 0.0060 0.0067 0.0000 4.06 0.90 0.74 0.88 0.88 0.78 0.78
f__Flavobacteriaceae 0.0005 0.0022 0.0019 0.0033 0.0000 4.10 0.84 0.66 0.92 0.85 0.74 0.90
f__Actinomycetaceae 0.0008 0.0038 0.0033 0.0044 0.0000 4.18 0.87 0.68 0.92 0.88 0.76 0.85
f__Burkholderiaceae 0.0004 0.0010 0.0018 0.0035 0.0000 4.35 0.85 0.67 0.90 0.84 0.74 0.85
f__Nocardioidaceae 0.0003 0.0008 0.0015 0.0030 0.0000 4.36 0.86 0.67 0.87 0.84 0.75 0.77
f__Caulobacteraceae 0.0015 0.0030 0.0067 0.0068 0.0000 4.41 0.91 0.80 0.88 0.91 0.79 0.80
f__Sphingomonadaceae 0.0046 0.0070 0.0204 0.0206 0.0000 4.41 0.94 0.87 0.83 0.94 0.90 0.82
f__Corynebacteriaceae 0.0048 0.0055 0.0216 0.0234 0.0000 4.50 0.92 0.84 0.86 0.94 0.91 0.80
f__[Tissierellaceae] 0.0006 0.0016 0.0027 0.0043 0.0000 4.62 0.88 0.72 0.85 0.87 0.78 0.82
f__Chitinophagaceae 0.0002 0.0006 0.0009 0.0027 0.0007 4.87 0.84 0.68 0.92 0.85 0.76 0.83
f__mitochondria 0.0003 0.0011 0.0013 0.0025 0.0000 4.91 0.85 0.68 0.89 0.84 0.75 0.83
f__Sphingobacteriaceae 0.0003 0.0010 0.0017 0.0041 0.0000 4.94 0.85 0.68 0.91 0.86 0.74 0.85
f__Fusobacteriaceae 0.0006 0.0026 0.0029 0.0042 0.0000 5.08 0.87 0.68 0.90 0.87 0.76 0.87
f__Moraxellaceae 0.0175 0.0451 0.0908 0.0628 0.0000 5.20 0.96 0.91 0.92 0.97 0.96 0.88
f__Micrococcaceae 0.0045 0.0143 0.0236 0.0165 0.0000 5.22 0.96 0.91 0.88 0.97 0.94 0.87
f__Geodermatophilaceae 0.0003 0.0012 0.0014 0.0028 0.0000 5.32 0.86 0.68 0.89 0.86 0.75 0.80
f__Dermacoccaceae 0.0002 0.0005 0.0012 0.0025 0.0000 5.92 0.85 0.68 0.91 0.86 0.76 0.87
f__Intrasporangiaceae 0.0006 0.0013 0.0038 0.0042 0.0000 6.29 0.91 0.79 0.83 0.90 0.82 0.73
f__Dermabacteraceae 0.0002 0.0005 0.0010 0.0019 0.0000 6.51 0.87 0.68 0.90 0.86 0.76 0.83
f__Propionibacteriaceae 0.0021 0.0031 0.0140 0.0109 0.0000 6.52 0.97 0.95 0.90 0.94 0.87 0.83
f__Rhodospirillaceae 0.0002 0.0011 0.0013 0.0058 0.0097 6.56 0.83 0.66 0.91 0.84 0.74 0.85
f__Bradyrhizobiaceae 0.0003 0.0008 0.0022 0.0039 0.0000 6.80 0.87 0.70 0.90 0.86 0.76 0.77
f__Campylobacteraceae 0.0001 0.0004 0.0006 0.0024 0.0055 6.84 0.84 0.66 0.90 0.83 0.74 0.83
f__Brevibacteriaceae 0.0002 0.0006 0.0014 0.0032 0.0000 7.13 0.86 0.69 0.88 0.85 0.76 0.80
f__Microbacteriaceae 0.0002 0.0008 0.0012 0.0032 0.0000 7.18 0.89 0.75 0.86 0.86 0.75 0.83
f__Cellulomonadaceae 0.0001 0.0004 0.0006 0.0018 0.0002 7.19 0.84 0.67 0.91 0.83 0.74 0.83
f__Gordoniaceae 0.0001 0.0005 0.0011 0.0026 0.0000 8.05 0.84 0.66 0.89 0.85 0.74 0.83
f__Bacillaceae 0.0013 0.0020 0.0112 0.0146 0.0000 8.42 0.95 0.89 0.83 0.94 0.91 0.77
f__Planococcaceae 0.0007 0.0013 0.0064 0.0098 0.0000 8.73 0.95 0.91 0.87 0.94 0.94 0.78
f__Rhizobiaceae 0.0012 0.0025 0.0105 0.0095 0.0000 8.90 0.95 0.89 0.83 0.96 0.96 0.85
f__Aeromonadaceae 0.0002 0.0007 0.0014 0.0042 0.0000 8.92 0.86 0.70 0.90 0.84 0.74 0.75
f__[Fimbriimonadaceae] 0.0001 0.0004 0.0010 0.0027 0.0000 9.14 0.85 0.68 0.90 0.86 0.75 0.83
f__Cytophagaceae 0.0002 0.0005 0.0016 0.0043 0.0000 10.10 0.85 0.68 0.88 0.87 0.76 0.85
f__F16 0.0001 0.0005 0.0009 0.0023 0.0000 13.46 0.85 0.68 0.90 0.86 0.76 0.85
f__Staphylococcaceae 0.0047 0.0068 0.0700 0.0711 0.0000 14.90 0.99 0.97 0.96 0.99 0.97 0.95
f__[Exiguobacteraceae] 0.0000 0.0002 0.0006 0.0030 0.0085 24.47 0.85 0.67 0.91 0.86 0.76 0.87
f__Alteromonadaceae 0.0000 0.0001 0.0005 0.0018 0.0001 50.69 0.85 0.67 0.92 0.86 0.74 0.88
혈액 내 세균유래 소포를 속(genus) 수준에서 분석한 결과, Enterobacter, Trabulsiella, Phascolarctobacterium, Klebsiella, Bifidobacterium, Bacteroides, Turicibacter, Sutterella, Butyricimonas, Parabacteroides, Ruminococcus, Veillonella, Pediococcus, Desulfovibrio, SMB53, Roseburia, Odoribacter, Dialister, Escherichia, Sphingobium, Rothia, Paracoccus, Lactobacillus, Rhodococcus, Eubacterium, Granulicatella, Kaistobacter, Capnocytophaga, Deinococcus, Mycobacterium, Microbispora, Methylobacterium, Chryseobacterium, Actinomyces, Porphyromonas, Kocuria, Akkermansia, Pseudomonas, Coprococcus, Peptoniphilus, Neisseria, Corynebacterium, Anaerococcus, Acinetobacter, Rubellimicrobium, Sphingobacterium, Sphingomonas, Pedobacter, Finegoldia, Fusobacterium, Lautropia, Moraxella, Enhydrobacter, Dermacoccus, Thermus, Citrobacter, Bacillus, Stenotrophomonas, Hymenobacter, Brachybacterium, Propionibacterium, Leptotrichia, Dietzia, Brevibacterium, Flavobacterium, Gordonia, Agrobacterium, Fimbriimonas, Novosphingobium, Lysinibacillus, Brevundimonas, Achromobacter, Micrococcus, Staphylococcus, Ralstonia, Exiguobacterium, 및 Alkanindiges 속 세균에서 하나 이상의 바이오마커로 진단모형을 개발하였을 때, 천식과 COPD를 감별하는 진단적 성능이 유의하게 나타났다 (표 16 및 도 16 참조).
　 천식 COPD t-test Training Set Test Set
Taxon Mean SD Mean SD p-value Ratio AUC sensitivity specificity AUC sensitivity specificity
g__Enterobacter 0.0016 0.0013 0.0001 0.0005 0.0000 0.08 0.96 0.91 0.94 0.95 0.94 0.85
g__Trabulsiella 0.0007 0.0012 0.0001 0.0004 0.0000 0.08 0.93 0.82 0.93 0.95 0.96 0.87
g__Phascolarctobacterium 0.0024 0.0101 0.0003 0.0010 0.0026 0.12 0.88 0.72 0.90 0.89 0.78 0.90
g__Klebsiella 0.0018 0.0012 0.0003 0.0006 0.0000 0.16 0.96 0.87 0.92 0.97 0.94 0.90
g__Bifidobacterium 0.0623 0.0336 0.0105 0.0083 0.0000 0.17 0.97 0.89 0.96 1.00 0.99 0.95
g__Bacteroides 0.1140 0.0469 0.0209 0.0143 0.0000 0.18 0.98 0.93 0.96 0.99 0.97 0.95
g__Turicibacter 0.0017 0.0053 0.0004 0.0014 0.0005 0.22 0.87 0.70 0.90 0.81 0.75 0.80
g__Sutterella 0.0014 0.0029 0.0003 0.0018 0.0000 0.23 0.85 0.70 0.92 0.83 0.75 0.87
g__Butyricimonas 0.0012 0.0019 0.0003 0.0009 0.0000 0.23 0.88 0.73 0.90 0.86 0.75 0.87
g__Parabacteroides 0.0138 0.0086 0.0032 0.0038 0.0000 0.23 0.95 0.85 0.88 0.96 0.90 0.87
g__Ruminococcus 0.0163 0.0112 0.0042 0.0058 0.0000 0.26 0.94 0.84 0.88 0.94 0.87 0.82
g__Veillonella 0.0243 0.0248 0.0064 0.0127 0.0000 0.26 0.91 0.77 0.90 0.94 0.84 0.93
g__Pediococcus 0.0004 0.0010 0.0001 0.0008 0.0006 0.28 0.83 0.64 0.90 0.83 0.72 0.88
g__Desulfovibrio 0.0005 0.0016 0.0001 0.0006 0.0016 0.28 0.82 0.65 0.90 0.82 0.74 0.88
g__SMB53 0.0023 0.0033 0.0007 0.0016 0.0000 0.32 0.86 0.72 0.90 0.81 0.75 0.85
g__Roseburia 0.0021 0.0029 0.0007 0.0014 0.0000 0.33 0.86 0.69 0.88 0.86 0.76 0.83
g__Odoribacter 0.0009 0.0017 0.0004 0.0017 0.0028 0.44 0.83 0.68 0.90 0.84 0.74 0.87
g__Dialister 0.0090 0.0077 0.0041 0.0066 0.0000 0.46 0.86 0.69 0.89 0.87 0.76 0.85
g__Escherichia 0.0005 0.0007 0.0003 0.0003 0.0000 0.50 0.84 0.66 0.91 0.86 0.76 0.85
g__Sphingobium 0.0006 0.0022 0.0012 0.0024 0.0037 2.15 0.83 0.66 0.90 0.84 0.74 0.87
g__Rothia 0.0021 0.0139 0.0048 0.0058 0.0098 2.26 0.83 0.65 0.90 0.83 0.72 0.87
g__Paracoccus 0.0031 0.0235 0.0078 0.0095 0.0076 2.47 0.84 0.66 0.90 0.83 0.74 0.85
g__Lactobacillus 0.0101 0.0140 0.0252 0.0264 0.0000 2.49 0.89 0.75 0.90 0.92 0.79 0.87
g__Rhodococcus 0.0008 0.0019 0.0020 0.0028 0.0000 2.71 0.87 0.70 0.90 0.86 0.75 0.78
g__[Eubacterium] 0.0007 0.0013 0.0020 0.0034 0.0000 2.75 0.86 0.70 0.89 0.85 0.78 0.82
g__Granulicatella 0.0003 0.0011 0.0008 0.0019 0.0010 2.80 0.84 0.66 0.90 0.83 0.74 0.83
g__Kaistobacter 0.0002 0.0010 0.0007 0.0018 0.0017 2.86 0.84 0.66 0.90 0.84 0.74 0.87
g__Capnocytophaga 0.0003 0.0021 0.0009 0.0021 0.0060 2.91 0.82 0.65 0.90 0.82 0.72 0.87
g__Deinococcus 0.0003 0.0013 0.0010 0.0026 0.0007 3.01 0.83 0.66 0.90 0.84 0.74 0.87
g__Mycobacterium 0.0002 0.0009 0.0007 0.0018 0.0003 3.45 0.83 0.66 0.90 0.84 0.74 0.87
g__Microbispora 0.0002 0.0006 0.0006 0.0018 0.0026 3.58 0.83 0.65 0.91 0.83 0.72 0.88
g__Methylobacterium 0.0007 0.0020 0.0026 0.0044 0.0000 3.71 0.86 0.67 0.88 0.85 0.74 0.80
g__Chryseobacterium 0.0007 0.0025 0.0027 0.0063 0.0000 3.81 0.85 0.67 0.91 0.85 0.74 0.82
g__Actinomyces 0.0008 0.0038 0.0030 0.0041 0.0000 3.85 0.87 0.68 0.91 0.87 0.76 0.85
g__Porphyromonas 0.0005 0.0036 0.0018 0.0032 0.0001 3.86 0.84 0.65 0.90 0.84 0.74 0.88
g__Kocuria 0.0004 0.0014 0.0017 0.0032 0.0000 3.88 0.85 0.67 0.89 0.87 0.75 0.83
g__Akkermansia 0.0052 0.0060 0.0205 0.0140 0.0000 3.95 0.93 0.87 0.83 0.94 0.90 0.78
g__Pseudomonas 0.0144 0.0145 0.0584 0.0352 0.0000 4.06 0.97 0.93 0.90 0.97 0.91 0.87
g__Coprococcus 0.0047 0.0050 0.0199 0.0159 0.0000 4.19 0.91 0.80 0.81 0.95 0.84 0.87
g__Peptoniphilus 0.0001 0.0005 0.0005 0.0015 0.0003 4.20 0.84 0.67 0.90 0.84 0.74 0.83
g__Neisseria 0.0008 0.0026 0.0032 0.0048 0.0000 4.27 0.87 0.70 0.90 0.86 0.76 0.80
g__Corynebacterium 0.0048 0.0055 0.0216 0.0234 0.0000 4.50 0.92 0.84 0.86 0.94 0.91 0.80
g__Anaerococcus 0.0003 0.0013 0.0011 0.0028 0.0000 4.50 0.85 0.67 0.90 0.84 0.75 0.87
g__Acinetobacter 0.0076 0.0128 0.0347 0.0292 0.0000 4.58 0.95 0.91 0.92 0.96 0.91 0.88
g__Rubellimicrobium 0.0001 0.0007 0.0005 0.0016 0.0021 4.81 0.84 0.68 0.90 0.83 0.72 0.85
g__Sphingobacterium 0.0001 0.0006 0.0004 0.0016 0.0032 5.00 0.84 0.67 0.90 0.82 0.71 0.85
g__Sphingomonas 0.0025 0.0040 0.0127 0.0176 0.0000 5.01 0.93 0.84 0.82 0.93 0.90 0.83
g__Pedobacter 0.0002 0.0005 0.0010 0.0035 0.0015 5.03 0.84 0.67 0.90 0.84 0.74 0.85
g__Finegoldia 0.0001 0.0006 0.0006 0.0018 0.0004 5.06 0.84 0.67 0.90 0.83 0.74 0.82
g__Fusobacterium 0.0006 0.0026 0.0029 0.0042 0.0000 5.08 0.87 0.68 0.90 0.87 0.76 0.87
g__Lautropia 0.0002 0.0005 0.0013 0.0030 0.0000 5.21 0.84 0.66 0.90 0.83 0.75 0.88
g__Moraxella 0.0003 0.0008 0.0019 0.0054 0.0001 5.50 0.83 0.66 0.90 0.84 0.74 0.87
g__Enhydrobacter 0.0093 0.0425 0.0525 0.0478 0.0000 5.66 0.94 0.81 0.92 0.95 0.87 0.92
g__Dermacoccus 0.0002 0.0005 0.0012 0.0025 0.0000 5.92 0.85 0.68 0.91 0.86 0.76 0.87
g__Thermus 0.0001 0.0007 0.0006 0.0020 0.0010 5.94 0.85 0.66 0.90 0.81 0.71 0.83
g__Citrobacter 0.0050 0.0041 0.0305 0.0214 0.0000 6.09 0.95 0.91 0.85 0.97 0.93 0.88
g__Bacillus 0.0008 0.0016 0.0048 0.0070 0.0000 6.15 0.90 0.78 0.83 0.88 0.79 0.73
g__Stenotrophomonas 0.0001 0.0005 0.0007 0.0016 0.0000 6.26 0.85 0.68 0.91 0.85 0.76 0.88
g__Hymenobacter 0.0001 0.0004 0.0006 0.0019 0.0002 6.35 0.84 0.66 0.90 0.83 0.74 0.85
g__Brachybacterium 0.0001 0.0005 0.0009 0.0018 0.0000 6.46 0.86 0.68 0.90 0.86 0.76 0.83
g__Propionibacterium 0.0021 0.0031 0.0140 0.0109 0.0000 6.51 0.97 0.95 0.90 0.94 0.87 0.83
g__Leptotrichia 0.0001 0.0005 0.0008 0.0022 0.0001 6.65 0.85 0.67 0.90 0.84 0.75 0.83
g__Dietzia 0.0001 0.0006 0.0008 0.0020 0.0000 6.84 0.84 0.66 0.92 0.84 0.76 0.82
g__Brevibacterium 0.0002 0.0006 0.0014 0.0032 0.0000 7.13 0.86 0.69 0.88 0.85 0.76 0.80
g__Flavobacterium 0.0001 0.0005 0.0009 0.0021 0.0000 7.17 0.86 0.68 0.90 0.85 0.75 0.83
g__Gordonia 0.0001 0.0005 0.0011 0.0026 0.0000 8.05 0.84 0.66 0.89 0.85 0.74 0.83
g__Agrobacterium 0.0002 0.0007 0.0016 0.0039 0.0000 8.07 0.86 0.67 0.90 0.85 0.75 0.83
g__Fimbriimonas 0.0001 0.0004 0.0009 0.0025 0.0000 9.15 0.85 0.68 0.90 0.86 0.75 0.83
g__Novosphingobium 0.0002 0.0009 0.0018 0.0044 0.0000 9.30 0.86 0.68 0.88 0.86 0.76 0.83
g__Lysinibacillus 0.0001 0.0003 0.0005 0.0017 0.0001 9.37 0.84 0.65 0.90 0.84 0.74 0.85
g__Brevundimonas 0.0003 0.0008 0.0031 0.0050 0.0000 10.67 0.89 0.75 0.88 0.88 0.76 0.80
g__Achromobacter 0.0001 0.0004 0.0006 0.0018 0.0001 10.92 0.85 0.64 0.90 0.84 0.74 0.85
g__Micrococcus 0.0010 0.0017 0.0125 0.0121 0.0000 12.87 0.96 0.95 0.86 0.96 0.94 0.87
g__Staphylococcus 0.0044 0.0062 0.0694 0.0711 0.0000 15.73 0.99 0.97 0.96 0.99 0.99 0.95
g__Ralstonia 0.0000 0.0001 0.0006 0.0014 0.0000 16.54 0.86 0.68 0.91 0.85 0.76 0.85
g__Exiguobacterium 0.0000 0.0002 0.0006 0.0030 0.0083 24.69 0.85 0.67 0.91 0.86 0.76 0.87
g__Alkanindiges 0.0000 0.0001 0.0007 0.0032 0.0027 55.07 0.85 0.68 0.91 0.85 0.76 0.85
상기 진술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
<110> MD Healthcare Inc. <120> Method for diagnosis of chronic obstructive airway disease using analysis of bacteria metagenome <130> MP17-350 <150> KR 10-2017-0025084 <151> 2017-02-24 <150> KR 10-2017-0059081 <151> 2017-05-12 <160> 2 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 50 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> 16S_V3_F <400> 1 tcgtcggcag cgtcagatgt gtataagaga cagcctacgg gnggcwgcag 50 <210> 2 <211> 55 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> 16S_V4_R <400> 2 gtctcgtggg ctcggagatg tgtataagag acaggactac hvgggtatct aatcc 55

Claims (5)

  1. (a) 피검체 샘플에서 분리한 세포밖 소포로부터 DNA를 추출하는 단계;
    (b) 상기 추출한 DNA에 대하여 서열번호 1 및 서열번호 2의 프라이머 쌍을 이용하여 PCR을 수행하는 단계; 및
    (c) 상기 PCR 산물의 서열분석을 통하여 정상인과 COPD환자 유래 샘플에서 세균 유래 세포밖 소포의 함량 증감을 비교하는 단계; 또는
    상기 PCR 산물의 서열분석을 통하여 정상인과 천식환자 유래 샘플에서 세균 유래 세포밖 소포의 함량 증감을 비교하는 단계; 또는
    상기 PCR 산물의 서열분석을 통하여 천식환자와 COPD환자 유래 샘플에서 세균 유래 세포밖 소포의 함량 증감을 비교하는 단계를 포함하고,
    상기 피검체 샘플은 혈액이고,
    상기 (c) 단계에서, 테네리쿠테스(Tenericutes), 클로로플렉시(Chloroflexi), 아르마티모나스문(Armatimonadetes), 푸조박테리아(Fusobacteria), 남세균문(Cyanobacteria), 부유균문(Planctomycetes), 써미(Thermi), 우미균문(Verrucomicrobia), 아키도박테리아(Acidobacteria), 및 의간균문(Bacteroidetes)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 문(phylum) 세균 유래 세포밖 소포,
    몰리쿠테스강(Mollicutes), 솔리박테레스(Solibacteres), 루브로박테리아(Rubrobacteria), 핌브리모나디아(Fimbriimonadia), 사이토파지아(Cytophagia), 클로로플라스트(Chloroplast), 푸조박테리아(Fusobacteriia), 사프로스피레(Saprospirae), 스핑고박테리아(Sphingobacteriia), 데이노코키(Deinococci), 우미균강(Verrucomicrobiae), 알파프로테오박테리아(Alphaproteobacteria), 플라보박테리아(Flavobacteriia), 간균강(Bacilli), 박테로이디아(Bacteroidia), 및 더르모마이크로비아(Thermomicrobia)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 강(class) 세균 유래 세포밖 소포,
    스트라메노필레스(Stramenopiles), 루브로박테랄레스(Rubrobacterales), 터리시박테랄레스(Turicibacterales), 로도사이클러스(Rhodocyclales), 솔리박테랄레스(Solibacterales), 바실라레스(Bacillales), 핌브리모나달레스(Fimbriimonadales), 사이토파잘레스(Cytophagales), 리케치아레스(Rickettsiales), 알테로모나달레스(Alteromonadales), 악티노마이세탈레스(Actinomycetales), 스트렙토피타(Streptophyta), 푸조박테리움균목(Fusobacteriales), 사프로스피랄레스(Saprospirales), 나이세리아레스(Neisseriales), 리조비움목(Rhizobiales), 슈도모나달레스(Pseudomonadales), 데이노코카레스(Deinococcales), 산토모나다레스(Xanthomonadales), 스핑고모나달레스(Sphingomonadales), 스핑고박테리알레스(Sphingobacteriales), 베루코미크로비알레스(Verrucomicrobiales), 플라보박테리아레스(Flavobacteriales), 카울로박테라레스(Caulobacterales), 엔테로박테리아레스(Enterobacteriales), 비피도박테리움목(Bifidobacteriales), 박테로이데스목(Bacteroidales), 로도박테랄레스(Rhodobacterales), 게멜라레스(Gemellales), 및 아에로모나달레스(Aeromonadales)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 목(order) 세균 유래 세포밖 소포,
    루브로박테라시에(Rubrobacteraceae), 터리시박테라시에(Turicibacteraceae), 로도사이클라시에(Rhodocyclaceae), 노카르디아시에(Nocardiaceae), 클로스트리디움과(Clostridiaceae), 스타필로코카시에(Staphylococcaceae), 고르도니아시에(Gordoniaceae), 엑시구오박테라시에(Exiguobacteraceae), 슈도노카르디아시에(Pseudonocardiaceae), 데르마박테라시에(Dermabacteraceae), 브레비박테리아시에(Brevibacteriaceae), 마이크로박테리아시에(Microbacteriaceae), 사이토파자시에(Cytophagaceae), 플라노코카시에(Planococcaceae), 티시에렐라시에(Tissierellaceae), 프로피오니박테리아시에(Propionibacteriaceae), 핌브리모나다시에(Fimbriimonadaceae), 캄필로박테라시에(Campylobacteraceae), 데르마코카시에(Dermacoccaceae), 버크홀데리아시에(Burkholderiaceae), 리조비움과(Rhizobiaceae), 바실라시에(Bacillaceae), 코리네박테리아시에(Corynebacteriaceae), 미토콘드리아(mitochondria), 푸조박테리아시에(Fusobacteriaceae), 렙토트리치아시에(Leptotrichiaceae), 슈도모나다시에(Pseudomonadaceae), 브라디리조비아시에(Bradyrhizobiaceae), 아에로모나다시에(Aeromonadaceae), 나이세리아시에(Neisseriaceae), 메틸로박테리아시에(Methylobacteriaceae), 카르노박테리아시에(Carnobacteriaceae), 산토모나다시에(Xanthomonadaceae), 제오데르마토필라시에(Geodermatophilaceae), 마이코박테리아시에(Mycobacteriaceae), 고르도니아시에(Gordoniaceae), 마이크로코카시에(Micrococcaceae), 히포마이크로비아시에(Hyphomicrobiaceae), 모락셀라시에(Moraxellaceae), 스핑고모나다시에(Sphingomonadaceae), 액티노마이세타시에(Actinomycetaceae), 데이노코카시에(Deinococcaceae), 인트라스포란지아시에(Intrasporangiaceae), 플라보박테리아시에(Flavobacteriaceae), 유산균과(Lactobacillaceae), 베루코미크로비아시에(Verrucomicrobiaceae), 노카르디오이다시에(Nocardioidaceae), 스핑고박테리아시에(Sphingobacteriaceae), 로도스피릴라시에(Rhodospirillaceae), 카우로박테라시에(Caulobacteraceae), 위크셀라시에(Weeksellaceae), 다이어트지아시에(Dietziaceae), 아이로콕쿠스과(Aerococcaceae), 포르피로모나다시에(Porphyromonadaceae), 베일로넬라과(Veillonellaceae), 엔테로박테리아시에(Enterobacteriaceae), 바르네시엘라시에(Barnesiellaceae), 리케넬라시에(Rikenellaceae), 박테로이다시에(Bacteroidaceae), 비피도박테리움과(Bifidobacteriaceae), 헬리코박테라시에(Helicobacteraceae), 터리시박테라시에(Turicibacteraceae), 오도리박테라시에(Odoribacteraceae), 크리스텐세넬라시에(Christensenellaceae), 로도박테라시에(Rhodobacteraceae), 제멜라시에(Gemellaceae), 키티노파자시에(Chitinophagaceae), 셀룰로모나다시에(Cellulomonadaceae), 및 알테로모나다시에(Alteromonadaceae)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 과(family) 세균 유래 세포밖 소포, 또는
    하이드로제노필러스(Hydrogenophilus), 프로테우스(Proteus), 제오바실러스(Geobacillus), 크로모하로박터(Chromohalobacter), 루브로박터(Rubrobacter), 메가모나스(Megamonas), 터리시박터(Turicibacter), 로도코커스(Rhodococcus), 파스코락토박테리움(Phascolarctobacterium), 데설포비브리오(Desulfovibrio), 제오트갈리코커스(Jeotgalicoccus), 클로시박테리움(Cloacibacterium), 클렙시엘라(Klebsiella), 대장균속(Escherichia), 쿠프리아비두스(Cupriavidus), 아들러크레우치아(Adlercreutzia), 클로스트리디움(Clostridium), 페칼리박테리움(Faecalibacterium), 스테노트로포모나스(Stenotrophomonas), 스타필로코커스(Staphylococcus), 고르도니아(Gordonia), 마이크로코커스(Micrococcus), 코프로코커스(Coprococcus), 노보스핑고비움(Novosphingobium), 엔하이드로박터(Enhydrobacter), 시트로박터(Citrobacter), 브레분디모나스(Brevundimonas), 엑시구오박데리움(Exiguobacterium), 랄스토니아(Ralstonia), 스포로사르시나(Sporosarcina), 렙토트리키아(Leptotrichia), 브레비박테리움(Brevibacterium), 브라키박테리움(Brachybacterium), 펩토니필러스(Peptoniphilus), 라우트로피아(Lautropia), 피네골디아(Finegoldia), 아나에로코커스(Anaerococcus), 스핑고박테리움(Sphingobacterium), 프로피오니박테리움(Propionibacterium), 핌브리모나스(Fimbriimonas), 데르마코커스(Dermacoccus), 캄필로박터(Campylobacter), 아그로박테리움(Agrobacterium), 나이세리아(Neisseria), 아시네토박터(Acinetobacter), 써머스(Thermus), 코리네박테리움(Corynebacterium), 푸조박테리움(Fusobacterium), 슈도모나스(Pseudomonas), 디에트지아(Dietzia), 루벨리마이크로비움(Rubellimicrobium), 플라보박테리움(Flavobacterium), 포르피로모나스(Porphyromonas), 그라눌리카텔라(Granulicatella), 스핑고모나스(Sphingomonas), 마이코박테리움(Mycobacterium), 메틸로박테리움(Methylobacterium), 벌크홀데리아(Burkholderia), 코쿠리아(Kocuria), 유산균속(Lactobacillus), 데이노코커스(Deinococcus), 카이스토박터(Kaistobacter), 아커만시아(Akkermansia), 엑티노마이세스(Actinomyces), 버지바실러스(Virgibacillus), 바실러스(Bacillus), 에우박테리움(Eubacterium), 로티아(Rothia), 크리세오박테리움(Chryseobacterium), 로즈뷰리아(Roseburia), 수테렐라(Sutterella), 파라프레보텔라(Paraprevotella), 파라박테로이데스(Parabacteroides), 부티리시모나스(Butyricimonas), 라크노박테리움(Lachnobacterium), 베일로넬라(Veillonella), 박테로이데스(Bacteroides), 라크노스피라(Lachnospira), 비피도박테리움(Bifidobacterium), 빌로필라(Bilophila), 엔테로박터(Enterobacter), 트라불시엘라(Trabulsiella), 루미노코커스(Ruminococcus), 페디오코커스(Pediococcus), 오도리박터(Odoribacter), 디알리스터(Dialister), 스핑고비움(Sphingobium), 파라코커스(Paracoccus), 카프노시토파가(Capnocytophaga), 마이크로비스포라(Microbispora), 페도박터(Pedobacter), 모락셀라(Moraxella), 히메노박터(Hymenobacter), 리시니바실러스(Lysinibacillus), 아크로모박터(Achromobacter), 및 알카닌디제스(Alkanindiges)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 속(genus) 세균 유래 세포밖 소포의 함량 증감을 비교하는 것을 특징으로 하는, 만성폐쇄성기도질환 진단을 위한 정보제공방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서, 상기 PCR 산물의 서열분석을 통하여 정상인과 COPD환자 유래 샘플에서 세균 유래 세포밖 소포의 함량 증감을 비교하는 단계를 통하여 COPD를 진단하는 것을 특징으로 하는, 만성폐쇄성기도질환 진단을 위한 정보제공방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서, 상기 PCR 산물의 서열분석을 통하여 정상인과 천식환자 유래 샘플에서 세균 유래 세포밖 소포의 함량 증감을 비교하는 단계를 통하여 천식을 진단하는 것을 특징으로 하는, 만성폐쇄성기도질환 진단을 위한 정보제공방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서, 상기 PCR 산물의 서열분석을 통하여 천식환자와 COPD환자 유래 샘플에서 세균 유래 세포밖 소포의 함량 증감을 비교하는 단계를 통하여 천식과 COPD를 감별진단하는 것을 특징으로 하는, 만성폐쇄성기도질환 진단을 위한 정보제공방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 혈액은 전혈, 혈청, 혈장, 또는 혈액 단핵구인 것을 특징으로 하는, 만성폐쇄성기도질환 진단을 위한 정보제공방법.
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