왜 메타게놈 분석인가

배양법의 한계를 넘는
새로운 미생물 정보 탐색

전통적 배양법으로는 환경 내 미생물의 1% 미만만 파악할 수 있습니다. 전장 메타게놈 분석은 배양 없이 DNA를 직접 해독해 나머지 99%를 가시화합니다.

🔬

배양 불가 미생물 탐지

환경 DNA를 직접 시퀀싱하여 배양이 어려운 균주까지 식별. 기존 방법으로 놓쳤던 병원체와 내성균을 검출합니다.

🧬

저항성 유전자(ARG) 전체 프로파일

항생제 내성 유전자의 종류·빈도·숙주 균주를 한 번에 파악. 내성 전파 경로를 유전자 수준에서 추적합니다.

🌐

One Health 전파 경로 규명

동물·환경·인체 샘플을 통합 비교하여 병원균이 어떤 경로로 이동하는지 정량적으로 증명합니다.

📊

군집 구조와 기능 동시 분석

분류학적 조성뿐 아니라 대사 경로·병원성 인자·이동성 유전인자까지 단일 데이터셋으로 해석합니다.

⚡

고처리량·자동화 파이프라인

수십~수백 개 샘플을 표준화된 워크플로로 동시 처리. 분석 재현성과 비교 가능성을 보장합니다.

📋

맞춤형 결과 보고서

연구 목적에 따라 MAG 수준, 전파 경로, ARG 히트맵, 계통수 등 다양한 형식으로 결과를 제공합니다.

Bioinformatics Pipeline

3단계 자동화 분석 파이프라인

Raw reads 입력부터 생물학적 해석까지 검증된 오픈소스 도구들로 구성된 표준 워크플로를 운영합니다.

Raw Reads

INPUT

→

정제

→

Assembly

조립

→

Binning

분류

→

Refinement

정제

→

Classification

동정

→

Annotation

주석

→

Interpretation

OUTPUT

Read-based Analysis
읽기 기반 초기 분석

FastQC / fastp원시 read 품질 평가, 어댑터·저품질 서열 제거, Clean reads 생성

Kraken2 / Brackenk-mer 기반 분류학적 프로파일링. 군집 구성 및 상대 풍부도 추정

Krona / Pavian계층적 분류 결과 시각화 (Kronagram)

Output

✦ Clean reads (.fastq.gz)

✦ 군집 조성 Kronagram

✦ QC 리포트 (FastQC/MultiQC)

Assembly & Binning
조립 및 빈 분류

MEGAHIT / metaSPAdes메타게놈 de novo 조립. 복잡한 미생물 혼합물에서 contig 생성

metaBAT2 + MaxBin2 + CONCOCT3종 빈닝 알고리즘 병렬 실행 (GC 함량·커버리지·테트라뉴클레오타이드)

DAS_Tool / BinRefinement앙상블 정제로 고품질 MAG(완성도 ≥70%, 오염도 ≤5%) 선별

CoverM / BlobologyMAG별 커버리지·풍부도 정량화, Blobplot 시각화

Output

✦ 고품질 MAG (.fa)

✦ Bin abundance heatmap

✦ Blobplot (오염도 시각화)

Downstream Interpretation
분류·주석·생물학적 해석

GTDB-Tk계통수 기반 정밀 종 동정. ANI 비교로 신규 계통 발굴

Bakta / ProkkaCDS·rRNA·tRNA·ncRNA 전체 유전체 주석. GFF3/GBFF 출력

ABRicate / AMRFinderPlusCARD·ResFinder·NCBI DB 기반 ARG 스크리닝

MLST / fastANI / dRep균주 유형 결정, 게놈 유사도 비교, 대표 균주 중복 제거

Output

✦ 계통수 + GTDB 분류표

✦ ARG 히트맵 (환경별 비교)

✦ 전파 경로 분석 보고서

분석 결과물

연구에 즉시 활용 가능한
7가지 결과 카테고리

각 결과물은 논문 제출, 정책 보고, 후속 실험 설계에 바로 사용할 수 있는 형식으로 제공됩니다.

🦠

미생물 군집 분석

알파·베타 다양성 지수 (Shannon, Bray-Curtis)

문(Phylum)~종(Species) 수준 상대 풍부도

샘플 간 군집 조성 비교 (PCoA, NMDS)

환경 인자와 군집 구조 상관 분석

💊

항생제 내성 유전자(ARG) 프로파일

167종 이상 ARG 동시 스크리닝

환경 유형별 ARG 검출률 및 Burden (ARG/MAG)

내성 유전자 보유 숙주 균주 특정

이동성 유전인자(MGE) 연관 분석

🧫

고품질 MAG 게놈 분석

완성도 ≥70% 고품질 MAG 목록

게놈 크기·GC 함량·N50 통계

전체 유전자 주석 (CDS·rRNA·tRNA)

병원성 인자(VF) 프로파일링

🌳

계통학적 분류 및 비교

GTDB 기반 정밀 계통 분류 (목~종)

다중 샘플 통합 계통수 (Phylogenetic tree)

ANI 기반 신규 계통 발굴

MLST로 Sequence Type(ST) 결정

🔗

HGT·게놈 섬 분석

IslandPath-DIMOB 기반 게놈 섬 탐지

GI 내 병원성·AMR·MGE 유전자 목록

IS 요소·인테그라제 위치 분석

수평적 유전자 이동(HGT) 이벤트 추적

📍

One Health 전파 경로 분석

환경 간 표적 균주 breadth·depth 정량

분뇨→토양→엽채류→인체 전파 경로 지도

fastANI 기반 클론성 전파 증명

농장·지역 간 균주 연결 네트워크

Hybrid Analysis

Long × Short — 완성형 유전체 분석

Long-read(PacBio HiFi · ONT)의 연속성과 Short-read(Illumina PE150)의 정확도를 결합해 염색체·플라스미드를 완전히 재구성합니다.

Step 1

시퀀싱 데이터

long: HiFi/ONT, short: PE150
Raw reads 입력

gDNA / amplicon

Step 2

QC · 전처리

NanoPlot · FastQC
필터·트리밍·host 제거

Clean reads

Step 3

하이브리드 어셈블리

hybracter · Flye
Polypolish · pypolca · 환형 완결

완성형 contig

Step 4

어셈블리 QC

CheckM2 · BUSCO
완전도 ≥99%, 오염 0%

품질 검증

Step 5

특성 분석

GTDB-Tk · Bakta
MLST · 플라스미드 · 계통 · 독력

종합 보고서

LONG-READ · PacBio HiFi / ONT

긴 리드 → 반복영역·구조 해결
염색체·플라스미드 환형 완결
복잡한 게놈 구조 재구성
전체 어셈블리 골격 제공

SHORT-READ · Illumina PE150

높은 base 정확도 (Q30+)
단일염기·소규모 변이 교정
polishing으로 오류 제거
MLST allele 정밀 확정

완성형 유전체 — 연속성 + 정확도

CheckM2 100% · BUSCO 99%+ · 100주 이상 수행 실적

완성형 유전체에서 도출하는 6가지 핵심 정보

🔍

무엇인가 (종·균주)

GTDB-Tk·ANI로 종 동정, MLST로 균주형(ST) 확정 — 신규 ST 발굴

🧩

유전체 구조

염색체·플라스미드 완전 재구성 — 완성형 게놈 확보

🗂

플라스미드 프로파일

타입·완전성·카피수 정량 — 병원성/이동성 유전자 소재 파악

🛡

병원성 (Virulence)

독력 인자·표면 항원 스크리닝 — 감염·면역회피 능력 추론

📈

계통·진화

core-SNP 계통수 — 기존 균주 대비 위치, 지역 계통 규명

🔗

기능·내성

eggNOG 기능주석·AMR 유전자 — 대사경로·항생제 내성 프로파일

ARG 분석 해석 가이드

메타지놈 ARG — Drug Class 구성
결과 해석 방법

구획별 ARG 수와 Drug Class 분포를 올바르게 해석하면 내성균 저장소·전파 위험도를 정량적으로 평가할 수 있습니다.

미생물 군집 조성 · Bracken Genus

구획별 ARG 수 · Drug Class 구성 (674 획득 ARG)

📊 구획별 ARG 수 분석 결과의 의미

ARG 검출률 (% MAG 보유)

해당 환경 MAG 중 ARG를 보유한 비율. 높을수록 내성균의 저장소(reservoir)로서 위험도가 높음. 분뇨·비료에서 높으면 축산 환경이 1차 원천임을 시사.

ARG Burden (ARG/MAG)

MAG 1개당 평균 ARG 수. 값이 클수록 다중 내성(MDR) 균주 비율이 높음. 토양·엽채류에서 높은 경우 환경 전파 우려.

Drug Class 구성 비교

Beta-lactam·Glycopeptide·Tetracycline·Aminoglycoside 등 계열별 ARG 분포를 환경 유형별로 비교. 동일 Drug Class가 여러 환경에서 반복 검출되면 전파 경로 증거로 활용.

환경별 비교 → 전파 경로 추적

분뇨→비료→토양→엽채류→인체 경로에서 동일 Drug Class가 반복 검출되면 One Health 전파 경로의 분자적 증거로 활용 가능.

💊 주요 Drug Class별 임상 의의

Beta-lactam · bla 계열

ESBL · AmpC · carbapenem 내성. 가장 임상 위협도 높은 계열. blaCTX-M · blaTEM · blaOXA 등 다수 변이형 존재.

Glycopeptide · van 계열

반코마이신 내성 장구균(VRE) 연관. 인체 분변에서 높은 경우 임상적으로 주목. vanA·vanB 등 전달 플라스미드 매개.

Aminoglycoside / Tetracycline

축산 환경 과다 사용 → 토양·수계 오염 지표. 플라스미드 매개 전파가 잦아 One Health 전파 추적에 유용.

Macrolide / Lincosamide · erm 계열

가금류 성장촉진 목적 사용 → ESBL E. coli와 공동 전파 가능성. MDR 균주에서 Beta-lactam과 함께 검출되는 경우 다약제 내성 패턴.

MDR Module

ARG Gene in MDR Module — 유전자 위치 분석

다약제 내성(MDR) 모듈 내 ARG 유전자의 배열·방향·이동성 유전인자와의 연관성을 시각화합니다. 특정 ARG가 IS 요소 또는 인테그론 옆에 위치하면 수평 전파 위험이 높습니다.

그림 해석: 각 행은 하나의 MAG(또는 분리주)의 MDR 유전자 클러스터를 나타냅니다. 색상은 Drug Class를 구분하며, 화살표는 유전자 방향을 표시합니다. IS/Tn 요소(회색)에 인접한 ARG는 이동성이 높아 다른 균주로의 전파 위험이 큽니다.

Complete Genome

완전 전장 유전체 — 염색체 + 플라스미드

Hybrid 분석으로 완성된 원형 유전체 지도. 염색체와 각 플라스미드의 유전자 배치·기능·내성 정보를 한눈에 파악합니다.

CHROMOSOME · 4,978 kb

CDS 4,834 · tRNA 87 · tmRNA 1 · rRNA 22 · ncRNA 204 · CRISPR arrays 3

PLASMID 1 · 188.1 kb

접합 전달 단백질 · Inc 그룹 레플리콘 · AMR gene · 독소-항독소 시스템

PLASMID 2 · 91.3 kb

병원성 인자 클러스터 · IS 요소·인테그라제 · 살모첼린·헤몰리신 오페론

원형 유전체 지도 읽는 법: 바깥 원 → CDS 위치·방향, 중간 원 → AMR/VF/MGE 유전자 표시, 안쪽 원 → GC 함량 편차(게놈 섬 탐지). 플라스미드는 크기·Inc 그룹·이동성 여부로 전파 위험도를 평가합니다.

집단 유전학 분석

메타지놈 PCA · Admixture · SNP Phylogeny

분리주와 공개 데이터베이스 게놈을 통합해 집단 구조·계통 위치·선택압을 분석합니다. 분석 샘플(sample1, sample2)이 아시아 국가 집단과 비교하여 어느 계통에 속하는지 파악합니다.

🔵 BPH Population PCA

PCA로 샘플(Korea_Analysis)이 다른 국가 집단과 어떻게 분리되는지 확인. 한국 샘플이 특정 축 방향으로 독립적 군집을 형성하면 지역 특이적 계통 존재를 시사합니다.

🔶 ADMIXTURE Cross-Validation Error

최적 K=2. 각 샘플이 두 조상 집단으로부터 어느 비율로 혼합되었는지 정량. 분석 샘플이 한국 고유 Ancestry 비율이 높은지 파악합니다.

🌳 SNP Phylogeny (GTR+G, Bootstrap 1000)

전장 SNP 계통수에서 sample1·sample2가 아시아 대비 기저 분지에 위치. 기존 집단과의 계통적 거리 및 지리적 연관성을 규명합니다.

📐 Pairwise FST (집단 분화도)

집단 간 유전적 분화 수준을 0–1로 정량. Korea_Analysis가 다른 아시아 집단과 유의미하게 분화된 계통임을 시사 (FST > 0.15).

📉 Tajima's D (자연선택 검출)

양수(+): 평형선택 또는 집단 크기 감소 신호. Korea_Analysis 집단에서 높은 Tajima's D → 집단 구조가 복잡하거나 균형 선택이 작용하는 유전자좌 존재 가능성.

📊 FST Manhattan Plot — Korea_all vs Others

Red dashed = 99th percentile (FST ≥ 0.1999). 게놈 전체에서 분화가 높은 선택 영역(FST outlier)을 시각화합니다.

📐 Pairwise FST (집단 분화도)

집단 간 유전적 분화 수준을 0–1로 정량. FST가 높을수록 두 집단이 독립적으로 진화했음을 의미.
Korea_Analysis FST > 0.15 → 한국 분석 샘플이 다른 아시아 집단과 유의미하게 분화된 계통임을 시사.

📉 Tajima's D (자연선택 검출)

양수(+): 평형선택 또는 집단 크기 감소 신호.
음수(−): 방향선택 또는 집단 확장 신호.
Korea_Analysis 집단에서 높은 Tajima's D → 집단 구조가 복잡하거나 균형 선택이 작용하는 유전자좌 존재 가능성.

Sequencing Technology

전장유전체 및 Amplicon 시퀀싱 방법

PacBio · ONT · Illumina 세 플랫폼의 원리와 특성. 연구 목적에 따라 최적 조합을 설계합니다.

PacBio HiFi

Long-read (High Accuracy)

→gDNA / amplicon 입력

→단편화 → SMRTbell 라이브러리 (양단 헤어핀 = 환형화)

→SMRT cell (원형 주형 반복 판독 → CCS)

HiFi read · ~10–20 kb · Q20+

연속성 최고 · 반복 영역 해결 · 플라스미드 완결

ONT Nanopore

Long-read (Ultra-long)

→gDNA / amplicon 입력

→단편화 → 어댑터 + 모터단백 결합

→나노포어 통과 (전류 변화 → 염기 해독)

long read · 수 kb–수백 kb

초장 리드 · 실시간 분석 · 저비용

Illumina SBS

Short-read (High Throughput)

→gDNA / amplicon 입력

→단편화 → 어댑터 라이게이션 (+PCR)

→플로우셀 클러스터 (bridge amp → SBS)

short read · PE 150 bp · Q30+

높은 정확도 · 대용량 처리 · polishing

핵심 차이: Long-read(PacBio·ONT)는 긴 주형을 그대로 읽어 연속성↑ / Short-read(Illumina)는 클러스터 증폭 후 짧게 읽어 정확도·처리량↑. Hybrid = 두 데이터를 결합하여 완성형·고정확도 유전체 확보.

적용 분야

어떤 연구에 활용할 수 있나요?

축산·농업·의료·환경 분야 연구자와 기관에 맞춤형 메타게놈 분석을 제공합니다.

🐔

축산 위생 및 AMR 모니터링

닭·돼지·소 분뇨에서 ESBL 생성균, 내성 유전자 분포, 농장 간 전파 경로 추적

🌱

농경지 토양 미생물 생태

퇴비·비료 시용 전후 토양 미생물 군집 변화, ARG 축적 및 확산 모니터링

🥬

식품 안전 및 오염 추적

엽채류·농산물 표면 병원체 탐지, 토양–식품 오염 연결 경로 규명

🏥

임상·원내 감염 역학

병원 환경의 내성균 레저버 추적, 의료진–환자–환경 전파 경로 분석

💧

수계·환경 모니터링

하천·토양·대기 샘플에서 병원성 미생물 및 ARG 환경 부하 정량

🧑‍🤝‍🧑

One Health 통합 연구

동물–환경–인체를 잇는 병원균 전파 사슬 규명, 공중보건 위험 평가

가격 안내

분석 소요 기간 및 가격 안내

명확한 기간과 합리적인 가격으로 연구를 지원합니다. 샘플 수량에 따라 맞춤 견적이 가능합니다.

⏱ 분석 소요 기간

DNA QC 완료 후 2주

QC 미통과 샘플 재제출 시 기간 추가 / 샘플 수 및 분석 복잡도에 따라 협의

💰 분석 가격

샘플당 400,000원~

10G 데이터 생산 기준 · VAT 별도
샘플 수량에 따라 가격 조정 가능

✅ 분석 포함 항목

DNA QC (NanoDrop + Qubit + Bioanalyzer)

라이브러리 제작 + Illumina PE150 시퀀싱

QC · 조립 · 빈닝 · 분류 · ARG 분석

MAG별 주석 (Bakta) + 계통 분류 (GTDB-Tk)

종합 분석 보고서 (PDF) 제공

원시 데이터(FASTQ) 전달 포함

📊 수량 할인 및 맞춤 견적

10샘플 이상 대용량 프로젝트

공동 연구 · 정부 과제 수탁

장기 모니터링 계약

→ 별도 협의로 맞춤 견적 제공

➕ 추가 옵션 (별도 견적)

Hybrid 분석 (long + short read 통합)

One Health 전파 경로 통합 분석

집단 유전학 분석 (PCA·Admixture·FST)

논문 작성 지원 / 통계 분석 자문

완전 전장 유전체 (Hybrid WGS)

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Long × Short — 완성형 유전체 분석

메타지놈 ARG — Drug Class 구성결과 해석 방법

📊 구획별 ARG 수 분석 결과의 의미

💊 주요 Drug Class별 임상 의의

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완전 전장 유전체 — 염색체 + 플라스미드

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