Oneomics Bioinformatics Workflow

원오믹스 바이오인포매틱스 서비스 워크플로

Resequencing, 메틸레이션, 전사체, 공간전사체, GWAS, 재분석 서비스의 분석 과정을 한 화면에서 차례로 살펴보실 수 있습니다.

Resequencing WGBS / EPIC Array mRNA / Total RNA / small RNA Spatial · Stereo-seq GWAS Re-analysis

전체 서비스 맵

원오믹스는 데이터 생산부터 해석까지, 연구 목적에 맞는 워크플로를 설계하고 실행하는 분석 파트너를 지향합니다.

01 · Resequencing

WGS 기반 유전체 변이 분석

WGS · variant calling · annotation · candidate variant summary

02 · 메틸레이션

WGBS · EPIC Array 기반 후성유전 분석

CpG/CHG/CHH · beta value · DMR/DMP · aging/epigenetics

03 · 전사체

mRNA / Total RNA / small RNA 분석

differential expression · time-series · miRNA discovery

04 · 공간전사체

Stereo-seq 공간전사체 + bulk 전사체 연계 분석

spatial mapping · cell type map · region DEG · bulk integration

05 · GWAS

질병·건강 관련 유전변이 연관 분석

array QC · PCA · association · Manhattan / QQ plot

06 · 재분석

기존 분석 자료의 최신 버전 기반 재해석

reference update · annotation update · reproducible rerun · change log

1. Resequencing 워크플로

대표적인 germline WGS 분석 흐름을 기준으로, 샘플별 변이 탐지부터 코호트 단위 통합 해석까지 설명합니다.

1

원시 데이터 QC

FastQC · fastp

FASTQ 품질, per-base quality, adapter contamination, low-quality read를 점검하고 필요한 trimming을 수행합니다.

2

Reference 정렬

BWA

정제된 read를 reference genome에 mapping하여 분석의 기준 좌표계를 맞춥니다.

3

정렬 후처리

Samtools · Picard

sort, index, duplicate marking, alignment metric 확인을 통해 variant calling 전 정렬 데이터를 정돈합니다.

4

샘플별 변이 탐지

GATK HaplotypeCaller

샘플 단위로 GVCF를 생성하여 SNP와 InDel 후보를 민감하게 탐지합니다.

5

코호트 통합

GenomicsDBImport · GenotypeGVCFs

여러 샘플의 GVCF를 통합하고 joint calling을 수행하여 비교 가능한 genotype matrix를 만듭니다.

6

필터링 및 품질 보정

VQSR 또는 Hard Filtering

실제 변이와 false positive를 구분하기 위해 recalibration 또는 threshold 기반 filtering을 적용합니다.

7

기능 해석

Ensembl VEP

variant consequence, gene/transcript overlap, population frequency, 우선순위 후보 정보를 annotation 합니다.

주요 산출물
VCF, annotation table, candidate variant summary, QC report

2. 메틸레이션 분석 · WGBS

Bisulfite sequencing 데이터를 이용하여 CpG, CHG, CHH 맥락별 메틸레이션 패턴을 추출하는 표준 흐름입니다.

1

입력 데이터 QC

FastQC · fastp

염기 품질과 adapter 오염을 확인하고 trimming으로 read 품질을 정리합니다.

2

Bisulfite reference 준비

Bismark prepare

Bisulfite conversion을 고려한 reference index를 생성합니다.

3

정렬

Bismark

WGBS, RRBS, PBAT read를 bisulfite-aware 방식으로 mapping합니다.

4

중복 제거

bismark dedup

PCR duplicate를 제거하여 과대 대표된 신호를 줄입니다.

5

메틸레이션 추출

bismark extract

CpG/CHG/CHH별 methylation call과 bedGraph를 생성합니다.

6

보고서 통합

bismark report · summary · MultiQC

alignment rate, M-bias, context coverage 등 핵심 QC를 HTML 리포트 형태로 통합합니다.

7

후속 통계 해석

DMR analysis (예: DSS, methylKit)

그룹 간 차등 메틸화 영역과 annotation을 분석해 생물학적 의미를 정리합니다.

주요 산출물
CpG methylation table, bedGraph, DMR summary, WGBS QC report

3. 메틸레이션 분석 · EPIC Array

Illumina Infinium MethylationEPIC array의 IDAT 데이터를 기반으로 quality control, 정규화, 차등 메틸화 비교를 수행합니다.

1

IDAT 로딩

minfi

원시 intensity 데이터를 불러와 샘플 메타데이터와 연결합니다.

2

QC

minfi · detection p-value

control probe, detection p-value, sample outlier를 확인하여 이상 샘플 여부를 점검합니다.

3

정규화

minfi preprocess / normalization

probe 수준의 기술적 편차를 줄이고 비교 가능한 methylation matrix를 생성합니다.

4

Beta / M value 계산

minfi

각 probe의 methylation signal을 beta value 및 M value로 요약합니다.

5

차등 메틸화 분석

group / phenotype 비교

그룹 또는 phenotype을 기준으로 DMP/DMR 후보를 도출합니다.

6

해석

annotation · age-related signature

age-related signature, pathway, candidate CpG/region 관점에서 결과를 재정리합니다.

주요 산출물
sample QC report, normalized beta matrix, DMP/DMR 결과표

4. 전사체 분석 · mRNA / Total RNA

정렬 기반과 정량 기반 접근을 모두 고려하여 differential expression과 downstream 해석까지 연결합니다.

1

QC 및 전처리

FastQC · fastp

read quality, adapter, library 특성을 확인하고 필요한 trimming을 수행합니다.

2

정렬 또는 정량

STAR 또는 Salmon

STAR는 spliced alignment, Salmon은 transcript quantification 중심으로 동작합니다.

3

Count matrix 구성

featureCounts · tximport

gene 또는 transcript 수준의 expression matrix를 구성합니다.

4

통계 분석

DESeq2

negative binomial 기반 모델로 differential expression을 계산합니다.

5

시각화

PCA · heatmap · volcano plot

군집 차이, outlier, 발현 변화 패턴을 직관적으로 확인합니다.

6

해석

DEG · pathway · biomarker

DEG, pathway, biomarker 후보를 정리하여 후속 검증 단계로 연결합니다.

주요 산출물
count matrix, DEG table, expression report

5. 전사체 분석 · small RNA / 시계열

small RNA 발굴과 시간 경과에 따른 변화 분석을 별도 트랙으로 설계하여, 단순 비교를 넘어 동적 변화를 해석합니다.

small RNA 분석

1

전처리 및 mapping

mapper.pl

adapter 처리, read 정리, genome mapping용 입력을 구성합니다.

2

known / novel miRNA 탐지

miRDeep2.pl · quantifier.pl

known miRNA 정량과 novel miRNA 후보 발굴을 동시에 수행합니다.

3

해석

miRNA cluster · biomarker

차등 발현 miRNA 및 후속 검증 후보군을 정리합니다.

시계열 / 반복측정 분석

1

설계 반영

sample metadata

timepoint, 반복측정 구조, 그룹 변수 설계를 분석 모델에 반영합니다.

2

시간 의존 변화 탐색

DESeq2 LRT · time-factor model

시간 경과에 따라 유의하게 변하는 유전자군을 탐색합니다.

3

패턴 해석

early / mid / late response

초기·중기·후기 변화 패턴과 biomarker 후보를 제시합니다.

6. 공간전사체 분석 · Stereo-seq과 bulk 전사체 연계

조직 절편에서 위치별 발현을 읽는 공간전사체 분석과, 같은 연구의 bulk RNA-seq 데이터를 하나의 해석으로 묶습니다. 공간전사체만으로는 시료 수가 적어 통계가 약하고, bulk만으로는 변화가 어디서 일어났는지 알 수 없기 때문에 두 데이터를 서로 보완하도록 설계합니다.

공간전사체 분석

1

좌표 해독 · 발현 행렬

SAW (Stereo-seq Analysis Workflow)

공간 바코드를 해독해 위치별 발현 행렬을 만들고 정렬률·검출 유전자 수·UMI 수를 점검합니다.

2

이미지 정합 · 세포 분할

image registration · cell segmentation

조직 염색 이미지를 칩 좌표에 맞추고 세포 단위(cellbin)와 일정 면적 단위(bin) 행렬을 만듭니다.

3

세포 유형 공간 지도

Stereopy · clustering · annotation

군집을 나누고 표지 유전자와 단일세포 참조로 세포 유형을 주석해 조직 위에 배치합니다.

4

영역별 비교 · 상호작용

region DEG · ligand–receptor

병변·경계·정상처럼 영역을 나눠 차등발현과 경로 활성을 비교하고 인접 세포 간 신호를 추정합니다.

bulk 전사체 연계 분석

1

그룹 차이 확정

DESeq2 · 반복 시료

반복 시료가 충분한 bulk 데이터로 그룹·시점 간 차등발현 유전자와 경로를 통계적으로 확정합니다.

2

공간 지도에 투영

gene set scoring

bulk에서 찾은 유전자와 경로 점수를 공간 지도에 올려, 변화가 조직의 어느 부위·세포에서 일어나는지 확인합니다.

3

세포 구성 추정

deconvolution (cell2location, RCTD 등)

공간에서 얻은 세포 유형 지도를 참조로 삼아 bulk 시료마다 세포 구성 비율을 추정합니다.

4

변화의 원인 분리

composition vs. expression

그룹 간 차이가 세포 비율이 바뀐 결과인지, 같은 세포 안에서 발현이 바뀐 결과인지 나눠 해석합니다.

주요 산출물
공간 발현·세포 유형 지도, 영역별 DEG·경로 결과, bulk DEG의 공간 투영도, bulk 시료별 세포 구성 추정표, 통합 해석 요약
연계 설계 예시: 그룹당 반복 시료는 bulk RNA-seq으로 비교하고, 그중 대표 시료의 인접 절편에 공간전사체를 적용합니다. 이미 bulk 데이터가 있다면 그 결과로 공간전사체 대상 시료와 부위를 고를 수 있습니다.

7. GWAS 워크플로

Illumina GSA, Affymetrix Korean Chip, Customized Chip 데이터에서 QC와 population structure를 정리한 뒤 association 분석으로 연결합니다.

1

Genotype QC

PLINK 2.0

sample/variant missingness, sex check, HWE, MAF filtering을 수행합니다.

2

Population structure 점검

PCA · relatedness · ancestry

인구집단 구조와 근친도, batch effect 가능성을 확인합니다.

3

Association test

PLINK 2.0 --glm

phenotype와 covariate를 반영한 연관 분석을 수행합니다.

4

후처리

Manhattan plot · QQ plot

유의 신호와 inflation 여부를 확인하고 top hit를 정리합니다.

5

생물학적 해석

candidate loci summary

질병 및 건강 관련 변이 후보와 후속 marker 제안을 정리합니다.

주요 산출물
cleaned genotype set, association result, Manhattan / QQ plot, top hit summary

8. 재분석 서비스 워크플로

기존 FASTQ, BAM, VCF, count matrix, IDAT와 과거 리포트를 바탕으로 최신 기준으로 다시 해석하는 서비스입니다.

1

기존 자산 점검

sample sheet · old report review

reference, annotation, pipeline version, 입력 파일 상태를 재확인합니다.

2

버전 업데이트

reference / annotation / tool update

최신 reference genome, gene model, annotation database, tool version을 반영합니다.

3

재실행

Nextflow · reproducible workflow

재현 가능한 pipeline 환경에서 표준화된 rerun을 수행합니다.

4

구버전과 비교

change comparison

새롭게 달라진 candidate, annotation, QC 포인트를 이전 결과와 비교합니다.

5

변경 사유 보고

change log

무엇이 왜 바뀌었는지 명확한 근거와 함께 설명합니다.

활용 예시: 구버전 annotation으로 놓쳤던 기능성 변이 재해석, RNA-seq 재정량, 메틸레이션/GWAS 재정규화 및 재통계

9. 원오믹스의 전달물과 협업 방식

실험 설계 협의

연구 목적, 샘플 특성, 비교 구조를 반영한 분석 전략을 먼저 설계합니다.

메타데이터 정리

sample sheet, phenotype, timepoint, batch 정보를 분석 가능한 구조로 정리합니다.

중간 및 최종 리포트 제공

QC report, intermediate metrics, final interpretation report를 단계별로 제공합니다.

재현 가능한 환경 관리

workflow와 버전을 관리하여 동일 조건의 재실행 가능성을 높입니다.

연구 질문 중심 해석

단순 산출물 제공을 넘어, 연구 질문과 가설 검증 중심으로 결과를 함께 해석합니다.

10. 주요 툴 및 공식 레퍼런스

아래 링크는 본 문서의 워크플로 설명에 직접 반영한 공식 문서, 공식 GitHub, 공식 제품 페이지입니다.

GWAS / 재분석

표준 워크플로는 연구 목적, 생물종, 샘플 수, 플랫폼 특성에 따라 세부 조정될 수 있습니다.

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