WO2016129759A1 - Next generation sequencing technique-based high-efficiency, high-resolution histocompatibility typing analysis method and kit - Google Patents

Next generation sequencing technique-based high-efficiency, high-resolution histocompatibility typing analysis method and kit Download PDF

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Definitions

  • Sequence specific oligonucleotide probe (SSOP) method used for medium resolution analysis is a method of determining the result based on the hybridization reaction with the probe fixed to the strip after PCR amplification.
  • the SSOP method has the advantage of being somewhat readable due to the small number of ambiguities due to cross reactions and weak reactivity, which are commonly found in serological tests, and the ability to process a large amount of samples at the same time. Because it takes a while, it takes a little time and sometimes it is ambiguous in determining the positive band.
  • SBT sequence-based typing
  • SBT sequence-based typing
  • an aspect of the present invention is a method for performing high resolution histocompatibility (HLA) type analysis using next-generation sequencing (NGS),
  • barcoding primer means a primer comprising a barcode sequence for sample identification.
  • Barcoding primers may include, in addition to barcode sequences for sample identification, universal primer sequences for sequencing and adapter sequences suitable for the NGS instrument to be used.
  • target PCR refers to a PCR that amplifies a target region using a primer pair specific for a target region on DNA, and includes a universal primer sequence to which an adapter for NGS can be linked. do.
  • the multiple PCR of the HLA-A-exon 4, HLA-B-exon 2, HLA-B-exon 4 is HLA-A-exon 4, HLA-B-exon 2, HLA-B -
  • the primer of exon 4 can be performed on the conditions which mixed 3: 3: 1.
  • the primers for target PCR may include a universal sequence in common so that the adapter including the sample identification barcode sequence can be linked.
  • a barcode primer comprising a universal sequence for sequencing, a barcode sequence for sample identification, and an adapter sequence for NGS
  • Obtaining the barcoded PCR product in which the adapter and the barcode for identifying the sample are combined may be performed using a barcode primer selected from the group consisting of barcode primers of SEQ ID NOs: 115 to 210 and an adapter primer of SEQ ID NO: 211. .
  • the barcode sequence acts as a label to identify each sample, allowing multiple barcoded samples to be integrated and analyzed simultaneously.
  • the method according to one embodiment of the present invention performs high resolution HLA typing analysis at low cost and high degree of freedom compared to the method by ligation by binding to the DNA of analysis by Fusion PCR using an adapter and a barcode sequence as a primer. Can be done.
  • sequencing by NGS is performed by Illumina's MiSeq, NextSeq 500, Hiseq 2000, Hiseq 2500, Hiseq 3000, Hiseq 4000, Roche's 454 FLX Titanium, GS Junior, Life Technologies' Ion Torrent PGM, Ion Proton, SOLiD3, SOLiD4 and the like can be carried out.
  • Primers with adapters and barcodes suitable for each NGS instrument can be designed or selected.
  • the method of performing high resolution histocombination typing analysis may further comprise the step of determining the HLA typing based on the sequence after performing the NGS. .
  • HLA is the most polymorphic gene found in humans, select a highly conserved sequence region to enable specific amplification of HLA-A, B, DRB1, and all of their types, namely alleles, Primers were designed using degenerate codons having two or more bases in one location.
  • Polymerization buffer containing dNTP 0.2 mM, betaine 0.3M, 1X Phusion buffer was used, and Phusion Hot Start II High-Fidelity DNA polymerase 0.2 unit (Themo Scientific) was used as DNA polymerase.
  • Tables 5 to 7 below show the results for HLA-A, HLA-B, and HLA-DRB1, respectively.

Abstract

The present invention relates to a method and a kit which can simultaneously test HLA-A, B, and DRB1 allele typing through high-resolution analysis using a next generation sequencing (NGS) technique.

Description

차세대염기서열분석기술 기반의 고효율, 고해상도 조직적합성 형별 분석 방법 및 키트High efficiency, high resolution histocompatibility type analysis method and kit based on next generation sequencing technology
본 발명은 차세대염기서열분석기술 (Next Generation Sequencing, NGS)을 이용하여 HLA-A, B, DRB1 대립유전자 형별을 고해상도 분석으로 동시에 검사할 수 있는 방법 및 키트에 관한 것이다. The present invention relates to a method and kit that can simultaneously test HLA-A, B, DRB1 allele types by high resolution analysis using Next Generation Sequencing (NGS).
사람 백혈구 항원(Human Leukocyte Antigen, HLA)은 조혈모세포(골수) 및 장기 등의 이식 시 거부 반응을 일으키는 주요 인자를 생성하는 면역 반응 조절 유전자로, 조직적합항원으로도 알려져 있다. 타인의 골수 세포나 바이러스 등 외래 물질이 신체에 들어올 경우 사람의 신체는 자신을 보호하기 위하여 이를 제거하기 위한 행동을 취하게 되며, 이때, 그 물질이 자기 자신과 같은 것인지 여부의 판단에서 중요한 역할을 하는 것이 HLA이다. Human Leukocyte Antigen (HLA) is an immune response regulatory gene that produces major factors that cause rejection in transplantation of hematopoietic stem cells (bone marrow) and organs, also known as histocompatibility antigens. When foreign substances such as bone marrow cells or viruses of others enter the body, the human body takes an action to remove them in order to protect itself, and plays an important role in determining whether the substance is the same as itself. It is HLA.
골수나 장기 이식 시 성공률을 높이기 위해서는 환자와 공여자의 HLA 형별이 일치되어야 하고, 만약 HLA가 불일치할 경우는 이식된 조혈모세포가 환자로부터 이물질로 간주되어 공격을 당하는 거부 반응이 일어나거나 또는 반대로 공여자의 T-림프구가 환자를 이물질로 간주하고 환자를 공격하는 이식편대숙주 질환이 발생하여 피부 질환, 설사, 간 기능 이상 등의 증상이 유발되고 심할 경우는 사망을 초래할 수 있다. 두 경우 모두 조혈모세포나 장기 이식을 실패로 만드는 요인이기 때문에 장기 및 조혈모세포 이식 전에 HLA 검사는 환자의 생명과도 직결되는 중요한 필수적인 검사로 시행되고 있다. To increase the success rate of bone marrow or organ transplantation, the HLA type of the patient and the donor must be matched.If the HLA is inconsistent, the transplanted hematopoietic stem cells are regarded as a foreign object from the patient and attacked or rejected. Graft-versus-host disease, in which T-lymphocytes treat the patient as a foreign body and attack the patient, may cause symptoms such as skin disease, diarrhea, and liver dysfunction, and in severe cases, death. In both cases, the HLA test is performed before the transplantation of organs and hematopoietic stem cells.
현재 시행되고 있는 HLA 검사 방법으로는 검사의 해상도(resolution)에 따라 저해상도(low resolution), 중해상도(middle resolution), 고해상도(high resolution)로 분류된다. Current HLA test methods are classified into low resolution, middle resolution, and high resolution according to the resolution of the test.
저해상도 분석인 혈청학적 방법은 고도의 숙련된 기술과 경험이 요구되며, DNA 검사법들과 비교하여 불일치하는 결과가 보고되면서, 점차 소규모 검사실에서도 쉽게 수행할 수 있는 DNA 검사법이 기존의 혈청학적 검사 방법을 급속히 대체하고 있다. Low-resolution serological methods require highly skilled skills and experience, and inconsistencies in comparison with DNA tests have resulted in DNA tests that are more easily performed in smaller laboratories. It is rapidly replacing.
중해상도 분석을 위해 이용되는 SSOP(sequence specific oligonucleotide probe) 방법은 PCR 증폭 후에 스트립에 고정된 프로브와의 혼성화 반응 양상을 토대로 결과를 판정하는 방법이다. SSOP 방법은 혈청학적 검사법에서 흔히 보이는 교차 반응 및 약한 반응성 등으로 인해 모호한 결과가 보이는 현상이 적어 판독이 다소 용이하다는 점과 많은 양의 검체를 동시에 처리할 수 있는 장점이 있으나, PCR 후에 혼성화 과정을 거치므로 시간이 다소 걸린다는 점과 양성 밴드 판정에 있어 애매한 경우가 간혹 발생한다는 단점이 있다.Sequence specific oligonucleotide probe (SSOP) method used for medium resolution analysis is a method of determining the result based on the hybridization reaction with the probe fixed to the strip after PCR amplification. The SSOP method has the advantage of being somewhat readable due to the small number of ambiguities due to cross reactions and weak reactivity, which are commonly found in serological tests, and the ability to process a large amount of samples at the same time. Because it takes a while, it takes a little time and sometimes it is ambiguous in determining the positive band.
중해상도 분석을 위해 이용되는 PCR-SSP(Polymerase Chain Reaction-Sequence Specific Primer) 기법은 PCR 프라이머의 염기서열 차이를 이용하여 유전자를 선택적으로 증폭하며, PCR 프라이머 세트의 수를 조절하여 원하는 수준의 형별을 판정하는 기법이다. PCR-SSP 기법은 PCR 과정에서 특정 대립유전자군만 증폭하여 그 결과를 판정하기 때문에 PCR 이후 전기영동을 통해 바로 결과를 확인할 수 있다는 장점이 있는 반면 다수의 검체를 동시에 검사하기가 어렵다는 단점이 있다.The PCR-SSP (Polymerase Chain Reaction-Sequence Specific Primer) technique, which is used for medium resolution analysis, selectively amplifies genes by using sequence differences of PCR primers, and controls the number of sets of PCR primers to determine the desired level of type. It is a technique to judge. The PCR-SSP method has the advantage that the result can be immediately confirmed through electrophoresis after PCR because only a specific allele group is amplified and determined in the PCR process, but it is difficult to simultaneously test a plurality of samples.
고해상도 방법으로 이용되는 SBT(sequence-based typing) 방법은 새로운 형별 분석을 위한 가장 우수한 방법이며, HLA 형별 수의 급격한 증가에 기여한 방법이기도 하다. 그러나, 대립유전자의 변이부분이 시스(cis)형인지 트랜스(trans)형인지를 구별하지 못하는 위상 모호성(phase ambiguity) 문제가 있고, 시간과 노동력, 비용이 많이 드는 단점이 있다.SBT (sequence-based typing), which is used as a high resolution method, is the best method for new type analysis and contributes to the rapid increase in the number of HLA types. However, there is a problem of phase ambiguity that cannot distinguish between cis-type and trans-types of allelic variants, and has a disadvantage of time, labor, and cost.
저해상도 형별분석에 기반한 이식 성적이 좋지 않다는 보고가 누적되면서 고해상도 분석 필요성에 대한 공감대가 형성되고 있고, 비혈연 조혈모세포이식의 경우에는 혈청학적 수준에서 HLA 형별이 일치하여도 고해상도 수준에서 불일치하면 거부반응, 급성 이식편대숙주병, 사망률 등이 높아진다는 연구 결과가 보고되었다(N Engl J Med 1998;92:3515-20).As reports of poor results based on low resolution typing analyzes accumulate, there is a consensus on the necessity of high resolution analysis.In the case of non-related hematopoietic stem cell transplantation, even if the HLA type is matched at the serological level, if the discrepancy at the high resolution level is rejected, There have been reports of higher rates of acute graft-versus-host disease and mortality (N Engl J Med 1998; 92: 3515-20).
따라서, HLA 고해상도 분석법의 사용의 중요성이 증대되고 있고, 현재 국제 표준 HLA 고해상도 분석 기술인 SBT (sequence-based typing) 분석법의 이용이 요구되고 있다. 그러나, 높은 비용, 낮은 처리량, 내재적 한계인 위상 모호성 등의 단점이 있어서, 대량 HLA 분석 검출이 요구되는 조혈모세포 지원자 등록 데이터베이스를 위한 적용에는 한계가 있다. Therefore, the importance of the use of the HLA high resolution analysis is increasing, and the use of the SBT (sequence-based typing) analysis, which is currently the international standard HLA high resolution analysis technology, is required. However, there are disadvantages of high cost, low throughput, inherent limitations of phase ambiguity, and so on, and there are limitations in the application for the hematopoietic stem cell applicant registration database, which requires detection of large HLA assays.
2009년 이후 NGS 기기를 이용한 HLA 형별 분석에 대한 활발한 연구가 진행되고 있으며, 기존 고해상도 방법인 SBT(sequence-based typing)를 사용한 결과에 비해 현저히 모호성이 줄어든 결과가 보고되고 있다 (Proc Natl Acad Sci U S A. 2012 May 29;109(22):8676-81). 그러나, 아직까지는 NGS 기기를 이용한 서열분석(sequencing) 비용이 상대적으로 높기 때문에 서열분석 처리량과 비용 면에서 기존 SBT에 기초한 HLA 분석 방법에 비해 NGS 기반 방법이 현저히 우수한 것으로 인정될 수 없으며, 또한, 특정 NGS 기기에 의존적이라는 단점이 있다. HLA 고해상도 분석법의 내재적 한계인 위상 모호성의 문제를 근원적으로 해결하고 낮은 비용으로 대량 샘플 처리가 용이한 HLA 고해상도 검사법의 개발이 여전히 요구되고 있다.Since 2009, active studies on HLA type analysis using NGS instruments have been conducted, and the results have been significantly reduced in ambiguity compared to the results using conventional high resolution method SBT (sequence-based typing) (Proc Natl Acad Sci US). A. 2012 May 29; 109 (22): 8676-81). However, due to the relatively high sequencing cost using NGS instruments, NGS-based methods cannot be considered to be significantly superior to conventional SBT based HLA analysis methods in terms of throughput and cost. The disadvantage is that it depends on the NGS device. There is still a need to develop an HLA high resolution test method which fundamentally solves the problem of phase ambiguity, which is an inherent limitation of the HLA high resolution method, and is easy to process large samples at low cost.
이에, 본 발명자들은 NGS에 기반한 HLA 고해상도 분석방법을 이용하여, 다량의 샘플을 효율적으로 분석할 수 있는 방법에 대한 연구를 수행하여, 다중 PCR과 Fusion PCR의 조합에 의한 NGS용 라이브러리 제작을 통해 비용 및 시간을 단축하고, 특정 NGS 기기에 대한 의존성을 해소할 수 있다는 것을 발견하여 본 발명을 완성하였다. Therefore, the present inventors conducted a study on a method for efficiently analyzing a large amount of samples using the NLA-based HLA high resolution analysis method, and the cost through the production of a library for NGS by a combination of multiple PCR and Fusion PCR The present invention has been completed by discovering that time can be shortened and dependence on specific NGS devices can be eliminated.
본 발명은 차세대염기서열분석기술 (NGS)을 이용하여 HLA-A, B, 및 DRB1 대립유전자 형별을 고해상도 분석으로 동시에 검사할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.        It is an object of the present invention to provide a method that can simultaneously examine HLA-A, B, and DRB1 allele types by high resolution analysis using next generation sequencing technology (NGS).
본 발명은 또한, NGS를 이용하여 HLA-A, B, 및 DRB1 대립유전자 형별을 고해상도 분석으로 동시에 검사하기 위해 이용될 수 있는 키트를 제공하는 것을 목적으로 한다. It is also an object of the present invention to provide a kit that can be used to simultaneously test HLA-A, B, and DRB1 allele typing with high resolution analysis using NGS.
본 발명은 또한, NGS를 위한 라이브러리 제작을 위해 유용하게 이용될 수 있는 범용 프라이머를 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention also aims to provide a universal primer that can be usefully used for library construction for NGS.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 양태는 차세대 염기서열분석(NGS)을 이용하여 고해상도 조직적합성(HLA) 형별 분석을 수행하는 방법으로서, In order to achieve the above object, an aspect of the present invention is a method for performing high resolution histocompatibility (HLA) type analysis using next-generation sequencing (NGS),
샘플 중 HLA-A, B, 및 DRB1의 엑손 영역을 증폭시켜 표적 PCR 산물을 수득하는 단계,Amplifying the exon regions of HLA-A, B, and DRB1 in the sample to obtain a target PCR product,
수득된 표적 PCR 산물을 주형으로 이용하고, 서열분석용 유니버설 프라이머 서열, 샘플 식별용 바코드 서열 및 어댑터 서열을 포함하는 바코딩 프라이머를 이용한 융합(Fusion) PCR을 수행하여 NGS용 어댑터 및 샘플 식별용 바코드가 결합된 바코딩된 PCR 산물을 수득하는 단계,The obtained target PCR product was used as a template, and a Fusion PCR was performed using barcoded primers including a universal primer sequence for sequence analysis, a barcode sequence for sample identification, and an adapter sequence, thereby performing an adapter for NGS and a barcode for sample identification. To obtain the barcoded PCR product bound thereto,
바코딩된 PCR 산물을 대상으로 NGS를 수행하는 단계를 포함하는 것인 방법을 제공한다.It provides a method comprising the step of performing the NGS on the barcoded PCR product.
본 명세서에서 사용되는 용어 "차세대염기서열분석(Next Generation Sequencing, NGS)"은 서열을 단편화하여 신속하고 정확하게 서열을 읽어내는 기술로서, Sanger 방식과 달리 대량의 병렬 데이터 생산을 통해 유전체 해독에 소요되는 비용과 시간을 획기적으로 줄이며, 현재 유전체 해독에 가장 많이 활용되고 있는 기술을 의미한다. NGS에서는 기종에 따라 약간의 차이는 있지만 기본적으로 DNA 서열을 증폭하고 그 후 형광 표식 등을 카메라로 찍어 이미지 처리를 하는 과정을 거쳐 염기를 읽어낸다. PCR 증폭 방식에 따라서 로슈 (Roche, 454)와 라이프 테크놀로지스 (Life Technologies)의 기종들은 emulsion PCR (emPCR) 방식으로, 일루미나 (Illumina)의 기종들은 solid-phase amplification을 사용하는 것으로 나눌 수 있다(Michael, L.. Metzker. (2010) Sequencing technologies-the next generation. Nature Reviews Genetics. 11, 31-46). As used herein, the term "Next Generation Sequencing (NGS)" is a technique for fragmentation and rapid and accurate reading of a sequence. Unlike the Sanger method, the term "Next Generation Sequencing (NGS)" is required for genome translation through the production of massively parallel data. It significantly reduces cost and time, and means the technology that is most widely used for genome decoding. In NGS, there are some differences depending on the model, but basically amplify the DNA sequence, and then photograph the fluorescence label with a camera to read the base. Depending on the PCR amplification method, Roche (454) and Life Technologies models can be divided into emulsion PCR (emPCR) method, and those of Illuminaa using solid-phase amplification (Michael, L .. Metzker. (2010) Sequencing technologies-the next generation.Nature Reviews Genetics. 11, 31-46).
본 명세서에서 사용되는 용어 "고해상도 HLA 형별 분석"은 SBT(sequence based typing)에 의한 HLA 형별을 결정하는 방법, 보다 구체적으로, NGS에 기반한 HLA 형별 분석을 의미한다. 혈청학적 분석인 저해상도나 SSOP 또는 PCR-SSP에 의한 중해상도 분석에 비해 보다 구체적으로, HLA 유전자의 하위 분류군의 아형까지 HLA 형별을 결정할 수 있다. 예를 들면, 고해상도 HLA 형별은 HLA-A*02:06:01, HLA-A*26:02:01 등을 의미하고, 중해상도 HLA 형별은 HLA-A*02:06, HLA-A*26:02 등을 의미하며, 저해상도 HLA 형별은 HLA-A*01, HLA-A*02 등을 의미한다. The term "high resolution HLA typing analysis" as used herein refers to a method for determining HLA typing by sequence based typing (SBT), and more specifically, HLA typing analysis based on NGS. More specifically, HLA typing can be determined up to subtypes of subclasses of the HLA gene as compared to low resolution or medium resolution analysis by SSOP or PCR-SSP. For example, high resolution HLA type means HLA-A * 02: 06: 01, HLA-A * 26: 02: 01, etc., and medium resolution HLA type means HLA-A * 02: 06, HLA-A * 26 : 02, etc., and low resolution HLA type means HLA-A * 01, HLA-A * 02, and the like.
조혈모세포 이식 시 거부반응, 이식편대숙주 질환 등을 방지하기 위해서는 고해상도 HLA 형별 분석이 요구된다. High resolution HLA typing is required to prevent hematopoietic stem cell transplant rejection and graft-versus-host disease.
본 명세서에서 사용되는 용어 "서열분석용 유니버설 서열" 또는 "서열분석용 유니버설 프라이머 서열"은 NGS 기기의 종류에 관계없이 서열분석(sequencing)을 위해 범용적으로 이용되는 프라이머 서열을 의미한다. 예를 들면, SP1 및 SP2를 포함하나, 이에 한정되지 않는다. As used herein, the term "sequencing universal sequence" or "sequencing universal primer sequence" refers to a primer sequence that is universally used for sequencing regardless of the type of NGS instrument. Examples include, but are not limited to, SP1 and SP2.
본 명세서에서 사용되는 용어 "샘플 식별용 바코드(barcode)"는 다수의 샘플을 동시에 분석하는 경우, 각 샘플을 식별하기 위해 샘플에 연결 또는 결합시키는 서열로서, 필요에 따라 적절한 개수의 뉴클레오티드로 이루어진 길이일 수 있다. 바코드 서열을 샘플에 결합시키면, 샘플 간의 식별이 가능하므로 샘플을 통합(pool)하여 동시에 분석할 수 있어 시간과 비용, 및 노동을 단축할 수 있다. As used herein, the term “sample identification barcode” refers to a sequence that connects or binds to a sample to identify each sample when analyzing multiple samples at the same time, and includes a length of an appropriate number of nucleotides as necessary. Can be. The binding of barcode sequences to samples allows for identification between samples, allowing pooling of samples for simultaneous analysis, saving time, money, and labor.
본 명세서에서 사용되는 용어 NGS용 "어댑터(adapter)"는 NGS 기기에서의 분석을 위해 서열결정용 칩이나 마이크로입자에 분석 대상 DNA를 고정 또는 결합시키는 서열 및 서열분석용 유니버설 서열을 포함한다. As used herein, the term "adapter" for NGS includes sequences for fixing or binding the DNA of interest to sequencing chips or microparticles for analysis in NGS instruments and universal sequences for sequencing.
본 명세서에서 사용되는 용어 "바코딩(barcoding) 프라이머"는 샘플 식별용 바코드 서열을 포함하는 프라이머를 의미한다. 바코딩 프라이머는 샘플 식별용 바코드 서열 외에, 서열분석용 유니버설 프라이머 서열 및 사용할 NGS 기기에 적합한 어댑터 서열을 포함할 수 있다. As used herein, the term "barcoding primer" means a primer comprising a barcode sequence for sample identification. Barcoding primers may include, in addition to barcode sequences for sample identification, universal primer sequences for sequencing and adapter sequences suitable for the NGS instrument to be used.
본 명세서에서 사용되는 용어 "어댑터 프라이머"는 NGS 기기에 적합한 어댑터를 NGS 분석 대상 DNA에 결합시키기 위해 이용되는 프라이머를 의미하며, 어댑터 서열과 유니버설 프라이머 서열로 구성된다. As used herein, the term “adapter primer” refers to a primer used to bind an adapter suitable for an NGS instrument to an NGS assay DNA, and consists of an adapter sequence and a universal primer sequence.
본 명세서에서 사용되는 용어, "표적(target) PCR"은 DNA 상의 표적으로 하는 영역에 특이적인 프라이머 쌍을 이용하여 표적 영역을 증폭시키는 PCR을 의미하며, NGS용 어댑터가 연결 가능한 유니버설 프라이머 서열을 포함한다.As used herein, the term “target PCR” refers to a PCR that amplifies a target region using a primer pair specific for a target region on DNA, and includes a universal primer sequence to which an adapter for NGS can be linked. do.
본 명세서에서 사용되는 용어, "Fusion PCR" 또는 "융합 PCR"은 NGS용 어댑터 및 바코드 서열을 표적 영역을 증폭시켜 수득된 PCR 산물에 결합 또는 연결시키기 위해 수행되는 PCR을 의미한다. As used herein, the term “Fusion PCR” or “fusion PCR” refers to a PCR performed to bind or connect an adapter and barcode sequence for NGS to a PCR product obtained by amplifying a target region.
도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 고해상된 HLA 형별 분석에서 분석 대상인 HLA 클래스 I에 속하는 HLA-A 및 HLA-B와 클래스 II에 속하는 HLA-DRB1의 유전자의 개략도와 함께, PCR에 의해 증폭되는 표적 영역(target region)을 보여준다. 1 is amplified by PCR together with a schematic diagram of the genes of HLA-A and HLA-B belonging to HLA class I and HLA-DRB1 belonging to class II in high resolution HLA typing analysis according to an embodiment of the present invention The target region is shown.
HLA 유전자는 변이가 가장 많은 유전자 중 하나로 알려져 있으며, 자기와 비자기를 구별하는 중요한 기능 때문에 장기 및 조혈모이식에 있어서, HLA 형별 분석은 필수적이 검사로 시행되고 있다. 특히, 비혈연 조혈모세포나 장기 이식의 경우 고해상도 HLA 형별 분석이 요구된다. 현재까지 알려진 형별 수는 HLA-A가 2,946개, HLA-B가 3,693개, 및 DRB1은 1,582개로 매우 많다(2014년 10월 기준, IMGT/HLA Database, Release 3.18.0). 따라서, HLA 형별 분석을 위해 염기서열이 상이한 형별을 모두 증폭할 수 있고, 비 특이 증폭을 초래하지 않는 프라이머를 디자인하는 것이 중요하다. 또한, 다중 PCR을 수행할 수 있도록 프라이머 디자인시 어닐링 온도를 고려할 수 있다. The HLA gene is known as one of the most mutated genes, and HLA typing analysis is an essential test for organ and hematopoietic stem cell transplantation because of its important function of distinguishing self from nonmagnetic. In particular, high-resolution HLA-type analysis is required for non-related hematopoietic stem cells or organ transplants. The number of types known to date is 2,946 for HLA-A, 3,693 for HLA-B, and 1,582 for DRB1 (IMGT / HLA Database, Release 3.18.0) as of October 2014. Therefore, for HLA typing, it is important to design primers that can amplify all types with different sequences and do not cause non-specific amplification. In addition, the annealing temperature may be considered when designing a primer to perform multiple PCR.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 HLA-A, HLA-B 및 HLA-DRB1의 엑손 영역을 증폭시켜 PCR 산물을 수득하는 단계는 다중 PCR로 수행될 수 있다. In one embodiment of the present invention, amplifying the exon regions of the HLA-A, HLA-B and HLA-DRB1 to obtain a PCR product may be performed by multiplex PCR.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 HLA-A, HLA-B 및 HLA-DRB1의 엑손 영역을 증폭시켜 PCR 산물을 수득하는 단계는 서열번호 1 내지 6의 HLA-A 증폭용 프라이머, 서열번호 7 내지 12의 HLA-B 증폭용 프라이머, 및 서열번호 13 및 14의 HLA-DR 증폭용 프라이머로 구성된 군으로부터 선택된 프라이머의 조합을 이용하여 수행될 수 있다. In one embodiment of the present invention, amplifying the exon regions of the HLA-A, HLA-B and HLA-DRB1 to obtain a PCR product is a primer for amplifying the HLA-A of SEQ ID NO: 1 to 6, SEQ ID NO: 7 to It can be carried out using a combination of primers selected from the group consisting of primers for amplifying HLA-B of 12 and primers for amplifying HLA-DR of SEQ ID NOs: 13 and 14.
상기 서열번호 1 내지 14의 프라이머는 HLA-A, HLA-B 및 HLA-DR의 표적 영역에 존재하는 모든 대립 형질을 증폭할 수 있도록 보존성이 높은 염기 서열 부위를 선택하고, 하나의 위치에 2개 이상의 염기를 갖는 축퇴성(degenerate) 부위를 갖도록 디자인된 것이다. 예를 들면, 서열번호 13은 6개의 축퇴성 부위를 갖는다. The primers of SEQ ID NOs: 1 to 14 select a highly conserved base sequence site to amplify all alleles present in the target regions of HLA-A, HLA-B, and HLA-DR, and two at one location It is designed to have a degenerate site having the above base. For example, SEQ ID NO: 13 has six degenerate sites.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 다중 PCR은 HLA-A의 엑손 2, 3, 4, HLA-B의 엑손 2, 3, 4, 및 HLA-DRB1의 엑손 2를 증폭시킬 수 있다. In one embodiment of the present invention, the multiplex PCR may amplify exons 2, 3, 4 of HLA-A, exons 2, 3, 4 of HLA-B, and exon 2 of HLA-DRB1.
각각의 표적 영역, HLA-A 엑손 2, 엑손 3, 엑손 4, HLA-B 엑손 2, 엑손 3, 엑손 4 , 및 HLA-DRB1의 엑손 2를 개별적인 PCR로 증폭시킬 수 있으나, 시간 및 노동력을 줄이기 위해 이들을 다중 PCR로 증폭시킬 수 있다.Each target region, HLA-A exon 2, exon 3, exon 4, HLA-B exon 2, exon 3, exon 4, and exon 2 of HLA-DRB1 can be amplified by separate PCR, but save time and labor These can be amplified by multiplex PCR.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 다중 PCR은 HLA-A-엑손 4, HLA-B-엑손 2, HLA-B-엑손 4를 하나의 PCR 반응에서 증폭시키고, HLA-A-엑손 2, HLA-A-엑손 3, HLA-B 엑손 3, 및 HLA-DRB1-엑손 2를 하나의 PCR 반응에서 증폭시켜 2개의 다중 PCR 반응으로 수행할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the multiplex PCR amplifies HLA-A-exon 4, HLA-B-exon 2, HLA-B-exon 4 in one PCR reaction, HLA-A-exon 2, HLA- A-Exon 3, HLA-B Exon 3, and HLA-DRB1-Exon 2 can be amplified in one PCR reaction and performed in two multiple PCR reactions.
다중 PCR 반응에서 특정한 표적에 편향되어 수행되지 않도록 하기 위해 각 표적에 대한 프라이머의 비율을 조정할 수 있다. The ratio of primers to each target can be adjusted so that multiple PCR reactions do not bias against specific targets.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 HLA-A-엑손 4, HLA-B-엑손 2, HLA-B-엑손 4의 다중 PCR은 HLA-A-엑손 4, HLA-B-엑손 2, HLA-B-엑손 4의 프라이머를 3:3:1로 혼합한 조건에서 수행할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the multiple PCR of the HLA-A-exon 4, HLA-B-exon 2, HLA-B-exon 4 is HLA-A-exon 4, HLA-B-exon 2, HLA-B -The primer of exon 4 can be performed on the conditions which mixed 3: 3: 1.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 HLA-A-엑손 2, HLA-A-엑손 3, HLA-B-엑손 3, HLA-DRB1-엑손 2의 다중 PCR은 HLA-A-엑손 2, HLA-A-엑손 3, HLA-B-엑손 3, HLA-DRB1-엑손 2 프라이머를 1:1:1:1.5의 비율로 혼합한 조건에서 수행할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the multiple PCR of the HLA-A-exon 2, HLA-A-exon 3, HLA-B-exon 3, HLA-DRB1-exon 2 is HLA-A-exon 2, HLA-A Exon 3, HLA-B-exon 3, HLA-DRB1-exon 2 primers can be carried out under mixed conditions of 1: 1: 1: 1.5.
표적 PCR에서 증폭 산물이 동일한 비율로 생성되면, Fusion PCR 후 NGS 전에 정량 단계에서 각 산물의 양을 동일하게 맞춰주기 위한 희석 등이 간소화되거나 제거될 수 있다. If the amplification products are generated in the same ratio in the target PCR, dilution to equalize the amount of each product in the quantification step before NGS after Fusion PCR can be simplified or eliminated.
본 발명의 일 구체예에서, 표적 PCR용 프라이머는 샘플 식별 바코드 염기서열이 포함된 어댑터가 연결 가능하도록 유니버설(universal) 서열을 공통적으로 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the primers for target PCR may include a universal sequence in common so that the adapter including the sample identification barcode sequence can be linked.
상기 샘플 식별용 바코드 서열 및 유니버설 서열은 NGS 기기 특성에 맞게 설계할 수 있다. The sample identification barcode sequence and universal sequence can be designed to suit NGS instrument characteristics.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 샘플 식별용 바코드 서열은 서열번호 15 내지 110 중 하나일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the sample identification barcode sequence may be one of SEQ ID NO: 15 to 110.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 유니버설 서열은 서열번호 111 또는 112일 수 있다. In one embodiment of the invention, the universal sequence may be SEQ ID NO: 111 or 112.
본 발명의 일 구체예에서, 표적 PCR 후 수득된 PCR 산물을 주형으로 이용하고, 서열분석용 유니버설 서열, 샘플 식별용 바코드 서열, 및 어댑터 서열을 포함하는 바코딩 프라이머를 이용한 PCR을 수행하여 NGS용 어댑터 및 샘플 식별용 바코드가 결합된 바코딩된 PCR 산물을 수득하는 단계는 서열번호 115 내지 210의 바코딩 프라이머로 이루어진 군으로부터 선택된 바코딩 프라이머와 서열번호 211의 어댑터 프라이머를 이용하여 수행될 수 있다. In one embodiment of the present invention, using the PCR product obtained after the target PCR as a template, performing PCR using a barcode primer comprising a universal sequence for sequencing, a barcode sequence for sample identification, and an adapter sequence for NGS Obtaining the barcoded PCR product in which the adapter and the barcode for identifying the sample are combined may be performed using a barcode primer selected from the group consisting of barcode primers of SEQ ID NOs: 115 to 210 and an adapter primer of SEQ ID NO: 211. .
NGS에 의한 샘플 분석을 위해, NGS용 어댑터 및 복수 샘플의 분석을 위한 샘플 식별용 바코드를 결합시켜 샘플을 준비한다.For sample analysis by NGS, a sample is prepared by combining an adapter for NGS and a barcode for sample identification for analysis of multiple samples.
바코드 서열은 각 샘플을 식별하는 표지로 작용하므로, 바코딩된 다수의 샘플을 통합하여 동시에 분석할 수 있다. The barcode sequence acts as a label to identify each sample, allowing multiple barcoded samples to be integrated and analyzed simultaneously.
바코드 서열을 포함하는 어댑터를 샘플에 라이게이션하는 상업용 키트를 이용한 기존의 NGS용 바코딩 방법과 달리, 본 발명의 방법은 분석 대상 영역과 NGS 용 어댑터 서열이 연결가능한 유니버설 서열이 결합된 표적 PCR 산물을 수득한 후, 이 산물에 어댑터 서열 및 바코드 서열을 포함하는 바코딩 프라이머에 의한 Fusion PCR을 수행하여, 표적 PCR 산물에 NGS용 어댑터와 샘플 식별용 바코드를 결합시킨다. 현재 시판되는 NGS 기기별로 고유한 어댑터가 요구되나, 본 발명은 NGS 기기에서 요구되는 어댑터 서열을 표적 PCR 산물에 연결함으로써 사용하고자 하는 NGS 기기에 적합한 서열분석용 산물을 수득할 수 있다.Unlike conventional bar coding methods for NGS using commercial kits ligating adapters containing barcode sequences to samples, the method of the present invention is a target PCR product in which a target sequence and a universal sequence to which an adapter sequence for NGS is linked are linked. After obtaining, the product was subjected to Fusion PCR with a barcode primer comprising an adapter sequence and a barcode sequence, thereby binding the adapter for NGS and the barcode for sample identification to the target PCR product. Although a unique adapter is currently required for each commercially available NGS device, the present invention can obtain a product for sequencing suitable for an NGS device to be used by linking the adapter sequence required for the NGS device to a target PCR product.
따라서 특정 NGS 기기나 이를 위한 키트에 의존하지 않으면서 필요에 따라 바코드 서열의 종류를 증가시켜 동시에 분석할 수 있는 샘플의 수를 증가시킬 수 있다.  Thus, the number of samples that can be analyzed at the same time can be increased by increasing the type of barcode sequence as needed, without depending on a particular NGS instrument or kit therefor.
또한, Fusion PCR 에 의한 바코드 연결 방법은 라이게이션에 의한 바코드 연결 시 수행되어야 하는 타겟 산물 말단수복(end-repair) 과정, A-테일 생성(A-tailing 과정), 효소에 의한 바코드 라이게이션 과정, 정제 과정, 및 산물을 증폭하기 위한 PCR 과정이 생략될 수 있어서, 시간 및 비용을 절감하고, 단계가 적어 오류율이 낮다는 장점을 갖는다. In addition, the barcode linkage method by fusion PCR is a target product end-repair process, A-tail generation (A-tailing process), bar code ligation process by enzyme, The purification process and the PCR process for amplifying the product can be omitted, which saves time and cost, and has the advantage of low error rate due to fewer steps.
따라서, 본 발명의 일 구체예에 따른 방법은 어댑터 및 바코드 서열을 프라이머로 이용한 Fusion PCR에 의해 분석 대상 DNA에 결합시키는 것에 의해 라이게이션에 의한 방법에 비해 낮은 비용 및 높은 자유도로 고해상도 HLA 형별 분석을 수행할 수 있다. Therefore, the method according to one embodiment of the present invention performs high resolution HLA typing analysis at low cost and high degree of freedom compared to the method by ligation by binding to the DNA of analysis by Fusion PCR using an adapter and a barcode sequence as a primer. Can be done.
본 발명의 일 구체예에서, NGS에 의한 서열 분석은 Illumina사의 MiSeq, NextSeq 500, Hiseq 2000, Hiseq 2500, Hiseq 3000, Hiseq 4000, Roche사의 454 FLX Titanium, GS Junior, Life Technologies 사의 Ion Torrent PGM, Ion Proton, SOLiD3, SOLiD4 등을 이용하여 수행될 수 있다. 각 NGS 장비에 적합한 어댑터 및 바코드를 포함하는 프라이머를 디자인하거나 선택하여 이용할 수 있다. In one embodiment of the present invention, sequencing by NGS is performed by Illumina's MiSeq, NextSeq 500, Hiseq 2000, Hiseq 2500, Hiseq 3000, Hiseq 4000, Roche's 454 FLX Titanium, GS Junior, Life Technologies' Ion Torrent PGM, Ion Proton, SOLiD3, SOLiD4 and the like can be carried out. Primers with adapters and barcodes suitable for each NGS instrument can be designed or selected.
본 발명의 일 구체예에서, 차세대 염기서열분석을 이용하여, 고해상도 조직접합성 형별 분석을 수행하는 방법은 NGS를 수행하여 서열을 결정한 후, 그에 근거하여 HLA 형별을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, using a next-generation sequencing, the method of performing high resolution histocombination typing analysis may further comprise the step of determining the HLA typing based on the sequence after performing the NGS. .
본 발명의 일 구체예에서, NGS에 의해 결정된 서열에 근거하여 HLA 형별을 결정하는 단계는 소프트웨어를 이용하여 수행될 수 있다(Omixon Target HLA Typing 프로그램: http://www.omixon.com/hla/). In one embodiment of the present invention, determining the HLA type based on the sequence determined by the NGS may be performed using software (Omixon Target HLA Typing Program: http://www.omixon.com/hla/ ).
본 발명의 일 양태는 서열번호 1 내지 6의 HLA-A 증폭용 프라이머, 서열번호 7 내지 12의 HLA-B 증폭용 프라이머, 및 서열번호 13 및 14의 HLA-DRB1 증폭용 프라이머 및 서열번호 115 내지 210의 바코딩 프라이머와 서열번호 211의 어댑터 프라이머를 포함하는, NGS를 이용한 고해상도 조직적합성(HLA) 형별 분석용 키트를 제공한다. One aspect of the present invention is a primer for amplifying HLA-A of SEQ ID NO: 1 to 6, a primer for amplifying HLA-B of SEQ ID NO: 7 to 12, and a primer for amplifying HLA-DRB1 of SEQ ID NO: 13 and 14 and SEQ ID NO: 115 to Provided is a kit for high resolution histocompatibility (HLA) type analysis using NGS, comprising a 210 barcodeing primer and an adapter primer of SEQ ID NO: 211.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 키트는 사용되는 NGS 기기에 적합한 어댑터를 바코드 서열과 결합한 바코딩 프라이머를 포함할 수 있다. In one embodiment of the invention, the kit may comprise a barcode primer that binds a barcode sequence with an adapter suitable for the NGS instrument used.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 키트는 다수의 샘플을 대하여 고해상도 HLA 형별 분석을 동시에 수행하기 위해 이용될 수 있다. In one embodiment of the invention, the kit can be used to simultaneously perform high resolution HLA typing analysis on multiple samples.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 키트는 PCR을 수행하기 위해 필요한 시약들을 더 포함할 수 있다. In one embodiment of the invention, the kit may further comprise reagents necessary for performing PCR.
본 발명의 일 양태는 서열분석용 유니버설 프라이머 서열과 샘플 식별용 바코드 서열을 포함하는, 차세대 염기서열분석(NGS)을 위한 라이브러리 제작에 이용되는 프라이머를 제공한다. One aspect of the present invention provides a primer used for preparing a library for next generation sequencing (NGS), including a universal primer sequence for sequencing and a barcode sequence for sample identification.
상기 프라이머는 NGS 기기에 의한 제한 없이, NGS를 위한 라이브러리를 제작하기 위해, 샘플에 서열분석용 유니버설 프라이머 서열과 샘플 식별용 바코드 서열을 PCR에 의해 결합시키기 위해 이용될 수 있다. 상기 프라이머는 HLA 형별 분석 외에 target-resequencing 기법에도 이용될 수 있다. The primers can be used to PCR-couple sequencing universal primer sequences and sample identification barcode sequences to a sample to produce a library for NGS, without limitation by the NGS instrument. The primer may be used in target-resequencing technique in addition to HLA typing.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 서열분석용 유니버설 프라이머 서열은 서열번호 111 또는 112일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 통상적으로 서열분석을 위해 이용되는 프라이머가 이용될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the sequencing universal primer sequence may be SEQ ID NO: 111 or 112, but is not limited thereto. Typically primers used for sequencing can be used.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 샘플 식별용 바코드 서열은 서열번호 15 내지 110 중 하나 이상일 수 있다. In one embodiment of the invention, the sample identification barcode sequence may be one or more of SEQ ID NO: 15 to 110.
샘플 식별용 바코드 서열은 동시에 분석되어야 하는 샘플의 수를 고려하여 설계될 수 있고, 길이는 그 샘플 수에 따라, 4 내지 20 bp, 또는 그 이상일 수 있다. 바코딩에 의해 복수 개의 샘플, 예를 들면, 96개 또는 그 이상을 동시에 분석할 수 있다. The bar code sequence for sample identification may be designed in consideration of the number of samples to be analyzed simultaneously, and the length may be 4 to 20 bp, or more, depending on the number of samples. Barcoding allows simultaneous analysis of multiple samples, for example 96 or more.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 프라이머는 사용되는 NGS 기기에 따른 어댑터 서열을 포함할 수 있다. In one embodiment of the invention, the primer may comprise an adapter sequence according to the NGS device used.
본 발명의 일 구체예에서, 어댑터 서열은 Miseq에 적합한 서열번호 113 또는 114일 수 있다. In one embodiment of the invention, the adapter sequence may be SEQ ID NO: 113 or 114 suitable for Miseq.
이하에서 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, these examples are for illustrative purposes only and the scope of the present invention is not limited to these examples.
본 발명의 일 구체예에 따른 차세대염기서열분석기술 (NGS)을 이용한 고해상도 HLA-A, B, DRB1 대립유전자 형별 분석 방법은 기존 HLA 고해상도 분석 방법인 SBT(sequence-based typing)의 문제점을 해결하고, 기술적 편의성을 고려하여, 고해상도 및 저비용으로 위상 모호성(phase-ambiguity)이 없는 정확한 결과 분석을 가능하게 하므로, 이식 전 검사로 사용되기에 적합하며, 또한 대량 HLA 분석 검출이 요구되는 조혈모 세포 지원자 등록 데이터베이스를 위한 적용에도 가능하다.The high resolution HLA-A, B, DRB1 allele type analysis method using next generation sequencing technology (NGS) according to an embodiment of the present invention solves the problem of SBT (sequence-based typing) which is a high resolution analysis method of HLA. Hematopoietic stem cell volunteers, which are suitable for use as a pre-transplantation test and require large-scale HLA analysis detection, allowing accurate results analysis without phase-ambiguity at high resolution and low cost, taking into account technical convenience. It is also possible to apply for a registration database.
도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 HLA 형별 분석을 위해 분석되는 HLA 클래스 I 및 클래스 II 유전자의 구조를 보여준다. 1 shows the structure of HLA class I and class II genes analyzed for HLA typing according to one embodiment of the invention.
도 2는 본 발명의 일 구체예에 따른 HLA 형별 분석을 위한 표적 PCR 및 어댑터와 바코드를 결합시키는 PCR(fusion PCR)을 보여주는 개략도이다. 도 2a는 표적 서열의 양 말단에 바코드를 결합시키는 PCR, 도 2b는 표적 서열의 한쪽 말단에만 바코드를 결합시키는 PCR을 보여준다. Figure 2 is a schematic diagram showing a PCR (fusion PCR) to combine the target PCR and adapter and barcode for HLA type analysis according to an embodiment of the present invention. 2A shows a PCR that binds a barcode to both ends of a target sequence, and FIG. 2B shows a PCR that binds a barcode to only one end of the target sequence.
도 3은 본 발명의 일 구체예에 따른 HLA 형별 분석을 위한 표적 PCR 산물 및 어댑터와 바코드를 결합시키는 PCR(fusion PCR) 산물과 이를 위해 이용되는 프라이머의 구조를 보여주는 개략도이다. Figure 3 is a schematic diagram showing the structure of the PCR (fusion PCR) product and the primer used for binding the target PCR product and adapter and barcode for HLA type analysis according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 구체예에 따른 다중 표적 PCR에서 HLA-A의 엑손 2, 3, 4, HLA-B의 엑손 2, 3, 4, 및 HLA-DRB1의 엑손 2를 증폭한 결과를 보여준다. 도 4a는 표적 다중 PCR의 전기영동 결과를 보여주고, 도 4b 내지 4d는 Bioanalyzer 확인 결과를 보여준다(Group 1: HLA-A의 엑손, Group 2: HLA-B의 엑손, Group 3: HLA-DRB1의 엑손). 4 shows the results of amplifying exons 2, 3, 4 of HLA-A, exons 2, 3, 4 of HLA-B, and exons 2 of HLA-DRB1 in multiple target PCR according to an embodiment of the present invention. . Figure 4a shows the results of electrophoresis of the target multiplex PCR, Figures 4b to 4d shows the results of the bioanalyzer confirmation (Group 1: exon of HLA-A, Group 2: exon of HLA-B, Group 3: of HLA-DRB1 Exon).
도 5는 본 발명의 일 구체예에 따른 다중 표적 PCR의 산물을 풀링(pooling)한 후 수행된 Fusion PCR 결과를 보여준다. Figure 5 shows the Fusion PCR results performed after pooling (pooling) the product of multiple target PCR according to an embodiment of the present invention.
실시예 1. HLA-A, HLA-B, HLA-DRB1 특이적 프라이머의 제작Example 1 Preparation of HLA-A, HLA-B, HLA-DRB1 Specific Primers
HLA 형별 분석을 위해 고안된 프라이머들은 IMGT/HLA Database, Release v.3.18.0 (http://www.ebi.ac.uk/imgt/hla/, October 2014) 염기서열을 기준으로, HLA class I에서 A, B를, HLA class II에서는 DRB1 부분의 형별 분석이 가능하고, 수천개의 형별(allele)의 증폭이 가능하도록 개발되었다.Primers designed for HLA typing are based on the IMGT / HLA Database, Release v.3.18.0 (http://www.ebi.ac.uk/imgt/hla/, October 2014) nucleotide sequence. In A and B, HLA class II was developed to enable type analysis of DRB1 moieties and to amplify thousands of alleles.
도 1은 HLA 클래스 I 및 II의 유전자 구조 및 HLA 형별 분석을 위한 표적 영역을 도시한다. 1 depicts the gene structure of HLA classes I and II and target regions for HLA typing analysis.
현재까지 알려진 HLA 형별(allele)은 HLA-A가 2,946개, HLA-B가 3,693개, DRB1은 1,582개로 매우 다양하다(2014년 10월 기준).The HLA alleles known to date vary widely with 2,946 HLA-A, 3,693 HLA-B, and 1,582 DRB1 (as of October 2014).
따라서, 고해상도 HLA 형별 분석을 위해서는 염기서열이 상이한 형별 모두 증폭이 가능하며, 비 특이 증폭을 초래하지 않는 프라이머를 디자인하는 것이 중요하다. 모든 형별의 염기서열을 정렬(alignment)하여 염기 서열의 변이부분이 모두 적용되고, PCR 온도 조건을 일원화할 수 있도록 프라이머의 길이 및 Tm(Melting Temperature) 조건을 확립하였다. 또한, 모든 표적 증폭용 프라이머에는 샘플 식별용 바코드 염기 서열이 포함된 어댑터를 후속 PCR에서 연결 가능하도록 유니버설(universal) 염기 서열을 공통적으로 붙여주었다.Therefore, for high resolution HLA type analysis, it is important to design primers capable of amplifying all types having different nucleotide sequences and not causing non-specific amplification. By aligning the base sequences of all types, all of the mutated portions of the base sequences were applied, and the length of primer and Tm (Melting Temperature) conditions were established so that the PCR temperature conditions could be unified. In addition, all target amplification primers were commonly assigned a universal base sequence so that an adapter including a barcode base sequence for sample identification could be linked in a subsequent PCR.
본 실시예는 Illumina Miseq 서열화 기술에 기초한 고해상도 HLA 형별 분석에 이용할 수 있는 프라이머를 제공하나, 개인식별 바코드 및 유니버설(universal) 염기서열을 기기 특성에 맞게 염기 서열이 수정 가능하도록 고안되어 기기에 한정되지 않는다.This example provides primers that can be used for high resolution HLA typing based on Illumina Miseq sequencing technology, but is not limited to devices as it is designed to modify the nucleotide sequence to suit the characteristics of personal identification barcodes and universal sequences. Do not.
본 실시예에서 신규 고안된 프라이머들은 HLA-A, B 유전자의 엑손(Exon) 2, 3, 4, 및 HLA-DRB1 유전자의 엑손 2를 독립적으로 증폭시키며, 그의 PCR 생성물들의 길이는 550bp 미만(NGS 기기 특이적인 바코드 어댑터 염기서열 길이에 따라 줄어들 수 있음), 다중(multiplex) PCR이 가능하도록 프라이머들의 어닐링 온도를 고려하여 제작하였다. The newly designed primers in this example independently amplify exons 2, 3, 4 of HLA-A, B gene, and exon 2 of HLA-DRB1 gene, and their PCR products are less than 550 bp in length (NGS instrument). Specific barcode adapter sequence may be reduced according to the length), and was prepared in consideration of the annealing temperature of the primers to enable multiplex (multiplex) PCR.
HLA는 사람에게서 발견되는 가장 다형성이 큰 유전자이므로, HLA-A, B, DRB1 각각의 특이적인 증폭, 및 그들의 모든 형별, 즉, 대립 유전자의 증폭이 가능하도록 보존성이 높은 염기서열 부위를 선택하고, 하나의 위치에 2개 이상의 염기를 갖는 축퇴성(degenerate) 코돈을 이용하여 프라이머를 디자인하였다. Since HLA is the most polymorphic gene found in humans, select a highly conserved sequence region to enable specific amplification of HLA-A, B, DRB1, and all of their types, namely alleles, Primers were designed using degenerate codons having two or more bases in one location.
본 실시예에서 제작된 HLA-A, B의 엑손 2, 3, 4 및 HLA-DRB1의 엑손 2를 증폭하기 위한 프라이머 서열은 하기의 표 1에 표시된다.Primer sequences for amplifying exons 2, 3, 4 of HLA-A, B and exon 2 of HLA-DRB1 prepared in this Example are shown in Table 1 below.
표 1
Figure PCTKR2015006773-appb-T000001
Table 1
Figure PCTKR2015006773-appb-T000001
프라이머 중 축퇴성(degenerate) 부위:R=A/G, Y=C/T, M=A/C, K=G/T, S=C/G, W=A/T, H=A/C/T, B=C/G/T, V=A/C/G, D=A/G/T, N=A/C/G/T.Degenerate sites in primers: R = A / G, Y = C / T, M = A / C, K = G / T, S = C / G, W = A / T, H = A / C / T, B = C / G / T, V = A / C / G, D = A / G / T, N = A / C / G / T.
표 1에서 밑줄 친 부분은 서열분석용 유니버설 서열을 나타낸다. The underlined parts in Table 1 represent universal sequences for sequencing.
실시예 2. 다중 PCR(multiplex PCR)을 이용한 HLA-A, HLA-B, HLA-DRB1 유전자 증폭 Example 2. Amplification of HLA-A, HLA-B, HLA-DRB1 Genes Using Multiplex PCR
고해상도 HLA 형별 분석을 위해 HLA-A, B, 및 DRB1의 모든 가능한 형별을 증폭시킬 수 있도록 실시예 1에서 설계된 프라이머를 이용하여 표적 PCR를 수행했다. PCR은 각각의 표적 영역별로 별개로 수행될 수 있으나, 본 실시예에서는 분석 시간 단축, 비용 절감 및 분석의 용이성을 위해 복수의 표적을 동시에 증폭시키는 다중 PCR 방법을 이용했다. 실시예 1에서 제작된 각 표적 영역의 증폭을 위한 프라이머는 어닐링 온도 및 PCR 조건을 통합할 수 있도록 설계되었으므로, 다중 PCR을 수행할 수 있다. Target PCR was performed using primers designed in Example 1 to amplify all possible types of HLA-A, B, and DRB1 for high resolution HLA typing. PCR may be performed separately for each target region, but in the present embodiment, a multiple PCR method of simultaneously amplifying a plurality of targets was used in order to reduce analysis time, reduce cost, and ease of analysis. Since primers for amplifying each target region prepared in Example 1 are designed to integrate annealing temperature and PCR conditions, multiple PCR can be performed.
96개의 혈액 샘플에서 DNA를 추출하고 각각의 샘플을 바코드 01 내지 96으로 명명하였다. 표적 PCR 반응은 총 2개의 96 웰 플레이트, 플레이트 1 및 2에서 수행하고, 각각의 96 플레이트에는 HLA-A, B의 엑손 2, 엑손 3, 엑손 4 및 DRB1의 엑손 2가 증폭 가능하도록 혼합된 프라이머를 주입하였다.DNA was extracted from 96 blood samples and each sample was named barcodes 01-96. Target PCR reactions are performed in a total of two 96 well plates, plates 1 and 2, with each 96 plate mixed primers capable of amplifying HLA-A, exon 2 of B, exon 3, exon 4 and exon 2 of DRB1. Was injected.
96 웰 플레이트 1에는 HLA-A-엑손 4, HLA-B-엑손 2, HLA-B-엑손 4의 프라이머 10 μM을 3:3:1로 혼합된 비율로 주입하고, 96 웰 플레이트 2에는 HLA-A-엑손 2, HLA-A-엑손 3, HLA-B-엑손 3, HLA-DRB1-엑손 2 프라이머 비율이 1:1:1:1.5의 비율로 혼합하여 주입하였다. 96 well plate 1 was injected with 10 μM of HLA-A-exon 4, HLA-B- exon 2, and 10 μM of HLA-B-exon 4 in a 3: 3: 1 mixed ratio, and in 96 well plate 2, HLA- A-exon 2, HLA-A-exon 3, HLA-B-exon 3, HLA-DRB1-exon 2 primer ratio was mixed and injected in a ratio of 1: 1: 1: 1.5.
표적 영역을 증폭시키는 PCR에 의해 수득된 산물에 NGS 용 어댑터 및 샘플 식별용 바코드 서열을 결합시키는 PCR을 통해 NGS를 위한 라이브러리를 제작하고, 그 후, NGS에 의해 서열을 분석한다. NGS를 위한 라이브러리 제작시, 표적 영역의 양은 동일하거나 유사해야 모든 표적 영역에 대한 NGS 결과를 동일한 정확도로 얻을 수 있으므로 각 표적 영역의 정량이 요구된다. 이러한 정량 단계의 단순화를 위해, 모든 표적 영역, 즉, HLA-A-엑손 4(AE4), HLA-B-엑손 2(BE2), HLA-B-엑손 4(BE4), HLA-A-엑손 2(AE2), HLA-A-엑손 3(AE3), HLA-B-엑손 3(BE3), HLA-DRB1-엑손 2(DRB1E2)의 증폭 산물의 비율이 거의 동일하도록 하기 위해, 표적 영역의 증폭을 위한 PCR에서 프라이머 쌍의 비율을 조정했다. Libraries for NGS are prepared via PCR that binds an adapter for NGS and a barcode sequence for sample identification to a product obtained by PCR amplifying the target region, and then analyzes the sequence by NGS. When preparing a library for NGS, the amount of target area should be the same or similar so that the NGS results for all target areas can be obtained with the same accuracy, so quantification of each target area is required. For the simplification of this quantification step, all target regions, namely HLA-A-Exon 4 (AE4), HLA-B-Exon 2 (BE2), HLA-B-Exon 4 (BE4), HLA-A-Exon 2 Amplification of the target region was performed so that the ratios of the amplification products of (AE2), HLA-A-exon 3 (AE3), HLA-B-exon 3 (BE3), and HLA-DRB1-exon 2 (DRB1E2) were approximately equal. The proportion of primer pairs was adjusted in PCR for.
2개의 96 웰 플레이트에 중합반응 완충용액, DNA 중합 효소를 주입하고, 프라이머 1.5 ㎕및 샘플 DNA 1 ㎕를 각각의 96 웰 플레이트 해당 위치에 넣어 중합효소연쇄반응 기기를 이용한 증폭 과정을 수행하였다. Polymerization buffer and DNA polymerase were injected into two 96 well plates, and 1.5 μl of primer and 1 μl of sample DNA were put in the respective 96 well plates, and the amplification process using the polymerase chain reaction device was performed.
dNTP 0.2 mM, 베타인 0.3M, 1X Phusion buffer를 포함하는 중합반응 완충용액을 사용하고, DNA 중합효소로 Phusion Hot Start Ⅱ High-Fidelity DNA polymerase 0.2 unit (Themo Scientific)을 사용하였다.Polymerization buffer containing dNTP 0.2 mM, betaine 0.3M, 1X Phusion buffer was used, and Phusion Hot Start II High-Fidelity DNA polymerase 0.2 unit (Themo Scientific) was used as DNA polymerase.
중합 효소 연쇄반응 조건은 98℃에서 30초간 1회, 98℃에서 1분, 60℃에서 30초, 및 72℃에서 30초로 이루어진 사이클을 총 20회 실시한 후, 마지막으로, 72℃에서 5분간 1회 실시였고, PCR 기기는 Bio-Rad의 C1000을 사용하였다. 도 4는 HLA 표적 다중 PCR의 전기영동 및 Bioanalyzer 확인 결과를 보여준다. Polymerase chain reaction conditions were performed once for 30 seconds at 98 ° C., 1 minute at 98 ° C., 30 seconds at 60 ° C., and 30 seconds at 72 ° C., and finally, 5 minutes at 72 ° C. The test was carried out once, and the PCR instrument was using Bio-Rad C1000. 4 shows the results of electrophoresis and bioanalyzer identification of HLA target multiplex PCR.
실시예 3. 샘플 식별 바코딩을 위한 Fusion PCRExample 3. Fusion PCR for Sample Identification Barcoding
실시예 2에서 수득된 HLA 표적 PCR 산물에 샘플 식별용 바코드 서열 및 어댑터를 연결하는 Fusion PCR을 수행하였다. 이 방법은 고가의 NGS 라이브러리 제조 키트(library preparation kit)을 사용하지 않고 PCR을 통해 어댑터와 바코드를 결합시키는 방법으로, 시간과 비용의 절감 효과가 있으며, 또한 HLA 검사 외에 target-resequencing 기법에도 적용 가능하다.Fusion PCR was performed to connect the sample identification barcode sequence and the adapter to the HLA target PCR product obtained in Example 2. This method combines adapters and barcodes by PCR without using expensive NGS library preparation kits, which saves time and money, and can be applied to target-resequencing techniques in addition to HLA testing. Do.
표적 PCR에서 증폭된 96 웰 플레이트 1 과 96 플레이트 2 증폭 산물을 하나의 플레이트에 같은 샘플별로 통합(pool)하여, 96 종류의 NGS-Miseq 식별용 바코드가 연결된 프라이머를 이용하여 Fusion PCR을 수행하였다.The 96 well plate 1 and 96 plate 2 amplification products amplified by the target PCR were pooled by the same sample into one plate, and a fusion PCR was performed using primers linked with 96 types of NGS-Miseq identification barcodes.
96 종류의 NGS-Miseq 식별 바코딩 프라이머를 96 웰 플레이트 3에 5 μM 농도로 주입하였다. 96 웰 플레이트 3에 중합반응 완충용액, 중합반응 효소를 주입하고, 샘플별로 통합된 PCR 산물 1 ㎕를 각각의 96 웰 플레이트 해당 위치에 넣어 중합효소연쇄반응 기기를 이용한 증폭 과정을 수행하였다. 이때 사용된 중합반응 완층용액은 dNTP 0.2 mM, 베타인 0.3M, 1X Phusion buffer를 포함했고, DNA 중합효소는 Phusion Hot Start Ⅱ High-Fidelity DNA polymerase 0.4 unit (Themo Scientific) 사용하였다.96 types of NGS-Miseq identification barcoding primers were injected into 96 well plate 3 at a concentration of 5 μM. The polymerization buffer and the polymerization enzyme were injected into the 96 well plate 3, and 1 μl of the PCR product integrated for each sample was put in each 96 well plate corresponding location, and the amplification process using the polymerase chain reaction device was performed. At this time, the complete polymer solution containing dNTP 0.2 mM, betaine 0.3M, 1X Phusion buffer, DNA polymerase Phusion Hot Start II High-Fidelity DNA polymerase 0.4 unit (Themo Scientific) was used.
이때 중합 효소 연쇄반응 조건은 98℃에서 30초간 1회, 98℃에서 15초, 60℃에서 30초, 및 72℃에서 30초로 이루어진 사이클을 총 23회 실시한 후, 마지막으로, 72℃에서 5분간 1회 실시였고, PCR 기기는 Bio-Rad의 C1000을 사용하였다.At this time, the polymerase chain reaction conditions were performed once for 30 seconds at 98 ° C., 15 seconds at 98 ° C., 30 seconds at 60 ° C., and 30 seconds at 72 ° C., and finally, 5 minutes at 72 ° C. One run and the PCR instrument used Bio-Rad C1000.
도 2a 및 2b는 HLA의 표적 증폭 PCR 및 뒤이은 Fusion PCR을 수행하는 방법을 개략적으로 표시한다. 또한, 도 3은 표적 증폭 PCR과 Fusion PCR에서 사용되는 프라이머와 PCR 산물의 구조를 보여준다. 2A and 2B schematically show how to perform target amplification PCR followed by Fusion PCR of HLA. In addition, Figure 3 shows the structure of the primers and PCR products used in target amplification PCR and Fusion PCR.
샘플 식별용 바코드 및 어댑터를 포함하는 바코딩 프라이머는 표적 PCR 증폭 산물에 상보적으로 결합가능한 유니버설 프라이머를 포함한다. 식별 바코드 프라이머 서열은 어댑터 서열-바코드 서열-유니버설 프라이머 서열의 구조로 이루어진다. 본 실시예에서 제작하여 사용한 96 종류의 NGS-Miseq 식별 바코딩 프라이머 서열 중 어댑터 서열과 유니버설 프라이머 서열 및 바코드 서열이 각각 하기의 표 2 및 표 3에 표시된다. 또한, Fusion PCR에서 바코딩 프라이머와 쌍으로 이용되는 어댑터 프라이머 중 어댑터 서열 및 유니버설 프라이머 서열이 하기 표 4에 기재한다. Barcoding primers comprising a barcode and adapter for sample identification include universal primers that are complementary to the target PCR amplification products. The identification barcode primer sequence consists of the structure of an adapter sequence-barcode sequence-universal primer sequence. The adapter sequence, the universal primer sequence, and the barcode sequence among the 96 types of NGS-Miseq identification barcoding primer sequences prepared and used in this example are shown in Tables 2 and 3, respectively. In addition, adapter sequences and universal primer sequences among the adapter primers used in pairs with barcoded primers in Fusion PCR are described in Table 4 below.
표 2
Figure PCTKR2015006773-appb-T000002
TABLE 2
Figure PCTKR2015006773-appb-T000002
표 3
Figure PCTKR2015006773-appb-T000003
TABLE 3
Figure PCTKR2015006773-appb-T000003
표 4
Figure PCTKR2015006773-appb-T000004
Table 4
Figure PCTKR2015006773-appb-T000004
실시예 4. NGS를 이용한 서열분석 및 HLA 형별 결정Example 4 Sequencing and HLA Type Determination Using NGS
실시예 3에서 수득된 Fusion PCR 생성물을 정제하고 정량하였다. The Fusion PCR product obtained in Example 3 was purified and quantified.
먼저, 96 웰 각각으로부터 채취한 5㎕의 PCT 생성물을 1개의 1.5 ml 튜브에 혼합하여 100 ㎕ 를 수득하고, Agencourt AMPure XP bead 100 ㎕를 섞어 마그네틱 비드에 붙여 프라이머 및 dNTP 잔여물을 제거하고, 80% 에탄올로 비드를 세척한 후, Qiagen Elution buffer 50 ㎕로 PCR 산물을 녹였다.First, 5 μl of PCT product taken from each of 96 wells was mixed into one 1.5 ml tube to obtain 100 μl, and 100 μl of Agencourt AMPure XP bead was mixed and attached to magnetic beads to remove primer and dNTP residue, 80 After washing the beads with% ethanol, PCR products were dissolved in 50 μl of Qiagen Elution buffer.
이후 QuantusTM Fluorometer(Promega,USA)기기를 이용하여 정제된 혼합 바코드 샘플 시료를 정량 하였다. 측정을 위해, Quant-iTTM PicoGreen® dsDNA Reagent Kit의 Quant-iTTM PicoGreen® dsDNA reagent 시약 1.5 ㎕를 1X TE 시약 298.5 ㎕에 희석시켜 준비했다. Blank시약 200 ㎕ (1X TE 시약 100 ㎕에 희석된 Quant-iTTM PicoGreen® dsDNA Reagen시약 100㎕), 표준시약 200 ㎕(1X TE 시약 98 ㎕에 Lambda DNA standard 시약 2 ㎕와 희석된 Quant-iTTM PicoGreen® dsDNA Reagen시약 100 ㎕), 샘플시약 200 ㎕(1X TE 시약 99㎕에 샘플시료 1 ㎕ 와 희석된 Quant-iTTM PicoGreen® dsDNA Reagen 시약 100 ㎕)를 0.5ml 튜브에 넣어 준비한 후, 차례로 QuantusTM Fluorometer 에 넣어 측정하였다. 바코드 01 내지 96으로 명명된 최종 혼합 샘플을 QuantusTM Fluorometer로 측정한 결과 약 30-50 nM로 결정되었다.It was determined after the mixed sample bar code samples purified using Quantus TM Fluorometer (Promega, USA) apparatus. For the measurement, Quant-iT PicoGreen ® dsDNA TM Reagent Kit of Quant-iT TM PicoGreen ® dsDNA reagent was prepared by diluting the reagent in 1X TE 1.5 ㎕ reagent 298.5 ㎕. 200 μl blank reagent (100 μl Quant-iT TM PicoGreen ® dsDNA Reagen reagent diluted in 100 μl 1X TE reagent), 200 μl standard reagent (Quant-iT TM diluted 2 μl Lambda DNA standard reagent in 98 μl 1X TE reagent) 100 μl of PicoGreen ® dsDNA Reagen reagent), 200 μl of sample reagent (100 μl of Quant-iT PicoGreen ® dsDNA Reagen reagent diluted with 1 μl of sample in 99 μl of 1X TE reagent) in 0.5 ml tubes It was measured in a TM Fluorometer. The final mixed sample, labeled barcodes 01-96, was determined to be about 30-50 nM as measured by Quantus Fluorometer.
Miseq 샘플 준비 설명서에 따라, 10 nM로 준비된 Miseq 라이브러리 산물을 150 pM 최종 농도로 희석하여 540 ㎕를 취득하고, 12.5 pM Phix library 60 ㎕를 더해, 총 600 ㎕의 최종 산물을 준비하였다. 이후 Illumina Miseq 프로그램에 의하여 각 샘플의 서열을 결정하였다. 요약하면, Illumina Miseq 프로그램에 의하여 결정된 서열은 fastq 파일 형태의 데이터로 출력되며 이후, N base, GC content, Q30 base fraction 등 결정된 서열의 품질을 확인한 후 결정된 서열에 근거하여 소프트웨어 (Omixon Target HLA Typing 프로그램: http://www.omixon.com/hla/)를 이용, 각 샘플의 HLA 형별을 결정하였다. According to the Miseq Sample Preparation Instructions, the Miseq library product prepared at 10 nM was diluted to 150 pM final concentration to obtain 540 μl, and 60 μl of 12.5 pM Phix library was added to prepare a total of 600 μl final product. Then, the sequence of each sample was determined by the Illumina Miseq program. In summary, the sequence determined by the Illumina Miseq program is output as data in the form of a fastq file, and then, after checking the quality of the determined sequence such as N base, GC content, and Q30 base fraction, the software (Omixon Target HLA Typing program) is determined based on the determined sequence. : http://www.omixon.com/hla/) was used to determine the HLA type of each sample.
상기 NGS에 의해 수득된 결과를 동일한 샘플에 대한 중해상도 분석 방법인 SSOP에 의한 결과와 비교하였다. The results obtained by the NGS were compared with the results by SSOP, which is a medium resolution analysis method for the same sample.
하기 표 5 내지 7은 각각 HLA-A, HLA-B, 및 HLA-DRB1에 대한 결과를 보여준다.Tables 5 to 7 below show the results for HLA-A, HLA-B, and HLA-DRB1, respectively.
표 5
Figure PCTKR2015006773-appb-T000005
Table 5
Figure PCTKR2015006773-appb-T000005
1. SSOP 결과: homozygote 이나, NGS 결과로 heterozygote 가능성을 보여 주고 있음.1. SSOP results: homozygote or heterozygote with NGS results.
표 6
Figure PCTKR2015006773-appb-T000006
Table 6
Figure PCTKR2015006773-appb-T000006
표 7
Figure PCTKR2015006773-appb-T000007
TABLE 7
Figure PCTKR2015006773-appb-T000007
1: SSOP 결과: homozygote 이나, NGS 결과로 heterozygote 결과를 보여 주고 있음.1: SSOP results: homozygote or heterozygote results with NGS results.
SSOP와의 비교 결과는 NGS에 의한 분석이 보다 정확하고 고해상도의 HLA 형별 결정을 가능하게 한다는 것을 보여준다. The comparison with SSOP shows that the analysis by NGS enables more accurate and high resolution HLA type determination.
본 명세서에 기재된 서열번호 1 내지 서열번호 211의 서열이 첨부된 서열목록에 표시된다.The sequences of SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 211 described herein are shown in the attached sequence listing.

Claims (10)

  1. 차세대 염기서열분석(NGS)을 이용하여 고해상도 조직적합성(HLA) 형별 분석을 수행하는 방법으로서, As a method of performing high resolution histocompatibility (HLA) typing using next generation sequencing (NGS),
    샘플 중 HLA-A, HLA-B, 및 HLA-DRB1의 엑손 영역을 증폭시켜 표적 PCR 산물을 수득하는 단계,Amplifying the exon regions of HLA-A, HLA-B, and HLA-DRB1 in the sample to obtain a target PCR product,
    수득된 표적 PCR 산물을 주형으로 이용하고, 서열분석용 유니버설 프라이머 서열, 샘플 식별용 바코드 서열, 및 어댑터 서열을 포함하는 바코딩 프라이머와 어댑터 프라이머를 이용한 융합(Fusion) PCR을 수행하여 NGS용 어댑터 및 샘플 식별용 바코드가 결합된 바코딩된 PCR 산물을 수득하는 단계,Using the obtained target PCR product as a template, a fusion PCR using a barcode primer and an adapter primer comprising a universal primer sequence for sequencing, a barcode sequence for sample identification, and an adapter sequence was performed to perform an adapter for NGS, and Obtaining a barcoded PCR product bound to a barcode for sample identification,
    바코딩된 PCR 산물을 대상으로 NGS를 수행하는 단계를 포함하는 것인 방법.Performing NGS on the barcoded PCR product.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 HLA-A, HLA-B, 및 HLA-DRB1의 엑손 영역을 증폭시켜 표적 PCR 산물을 수득하는 단계는 다중 PCR로 수행되는 것인 방법.The method of claim 1, wherein amplifying the exon regions of HLA-A, HLA-B, and HLA-DRB1 to obtain a target PCR product is performed by multiplex PCR.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 HLA-A, B 및 DRB1의 엑손 영역을 증폭시켜 표적 PCR 산물을 수득하는 단계는 서열번호 1 내지 6의 HLA-A 증폭용 프라이머, 서열번호 7 내지 12의 HLA-B 증폭용 프라이머, 및 서열번호 13 및 14의 HLA-DRB1 증폭용 프라이머로 구성된 군으로부터 선택된 프라이머의 조합을 이용하여 수행되는 것인 방법. The method of claim 1, wherein the amplifying the exon region of the HLA-A, B and DRB1 to obtain a target PCR product is a primer for amplifying the HLA-A of SEQ ID NO: 1 to 6, HLA-B amplification of SEQ ID NO: 7 to 12 And a primer selected from the group consisting of primers for amplifying HLA-DRB1 of SEQ ID NOs: 13 and 14.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 다중 PCR은 HLA-A의 엑손 2, 3, 4, HLA-B의 엑손 2, 3, 4, 및 HLA-DRB1의 엑손 2를 증폭시키는 것인 방법.The method of claim 2, wherein the multiplex PCR amplifies exons 2, 3, 4 of HLA-A, exons 2, 3, 4 of HLA-B, and exon 2 of HLA-DRB1.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 바코딩된 PCR 산물을 수득하는 단계는 서열번호 115 내지 210의 바코딩 프라이머로 구성된 군으로부터 선택된 프라이머와 서열번호 211의 어댑터 프라이머를 이용하여 수행되는 것인 방법.The method of claim 1, wherein the obtaining of the barcoded PCR product is performed using a primer selected from the group consisting of barcoded primers of SEQ ID NOs: 115 to 210 and an adapter primer of SEQ ID NO: 211.
  6. 서열번호 1 내지 6의 HLA-A 증폭용 프라이머, 서열번호 7 내지 12의 HLA-B 증폭용 프라이머, 및 서열번호 13 및 14의 HLA-DRB1 증폭용 프라이머 및 서열번호 115 내지 210의 바코딩 프라이머와 서열번호 211의 어댑터 프라이머를 포함하는, 고해상도 조직적합성(HLA) 형별 분석용 키트.Primers for amplifying HLA-A of SEQ ID NOs: 1-6, primers for amplifying HLA-B of SEQ ID NOs: 7-12, primers for amplifying HLA-DRB1 of SEQ ID NOs: 13 and 14, and barcode primers of SEQ ID NOs: 115 to 210; Kit for high resolution histocompatibility (HLA) type analysis comprising an adapter primer of SEQ ID NO: 211.
  7. 서열분석용 유니버설 프라이머 서열과 샘플 식별용 바코드 서열을 포함하는, 차세대 염기서열분석(NGS)을 위한 라이브러리 제작에 이용되는 프라이머.A primer used for fabricating a library for next generation sequencing (NGS), comprising a universal primer sequence for sequencing and a barcode sequence for sample identification.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 서열분석용 유니버설 프라이머 서열은 서열번호 111 또는 112인 것인 프라이머.The primer of claim 7, wherein the sequencing universal primer sequence is SEQ ID NO: 111 or 112. 9.
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 샘플 식별용 바코드 서열은 15 내지 110에서 선택되는 것인 프라이머.The primer of claim 7, wherein the sample identification barcode sequence is selected from 15 to 110. 9.
  10. 청구항 7 내지 9 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프라이머는 사용되는 NGS 기기에 따른 어댑터 서열을 더 포함하는 것인 프라이머.10. The primer of any one of claims 7-9, wherein the primer further comprises an adapter sequence according to the NGS device used.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009049889A1 (en) * 2007-10-16 2009-04-23 Roche Diagnostics Gmbh High resolution, high throughput hla genotyping by clonal sequencing
KR20130142523A (en) * 2012-06-19 2013-12-30 (주)지노첵 Method for designing fusion primer used in next generation sequencing, and method for analyzing genotype of target gene using next generation sequencing and fusion primer
US20140206005A1 (en) * 2011-07-21 2014-07-24 Genodive Pharma Inc. Method and Kit for DNA Typing of HLA Gene

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009049889A1 (en) * 2007-10-16 2009-04-23 Roche Diagnostics Gmbh High resolution, high throughput hla genotyping by clonal sequencing
US20140206005A1 (en) * 2011-07-21 2014-07-24 Genodive Pharma Inc. Method and Kit for DNA Typing of HLA Gene
KR20130142523A (en) * 2012-06-19 2013-12-30 (주)지노첵 Method for designing fusion primer used in next generation sequencing, and method for analyzing genotype of target gene using next generation sequencing and fusion primer

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GRUMBT ET AL.: "Diagnostic Applications of Next Generation Sequencing in Immunogenetics and Molecular Oncology", TRANSFUSION MEDICINE AND HEMOTHERAPY, vol. 40, no. 3, 2013, pages 196 - 206 *
LANGE ET AL.: "Cost-Efficient High-Throughput HLA Typing by MiSeq Amplicon Sequencing", BMC GENOMICS, vol. 15, no. 63, 2014, pages 1 - 11 *

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