메디톡스에서 파견 근무를 하던 2020년 4월에 생화학분자생물학회에서 발간하는 웹진의 TiBMB 섹션에 인체 장내 마이크로바이옴 참조 유전체 데이터베이스의 개발 현황이라는 글을 실은 적이 있다. TiBMB는 아마도 'Trends in Biochemistry and Molecular Biology'의 약자가 아닌가 싶은데, 정작 학회 웹사이트에서는 이것이 정확히 무엇을 의미하는지 찾기가 어렵다. 처음에는 TiBMB 자체가 학회에서 발간하는 여러 온라인 간행물의 하나라고 생각했었다.
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| TiBMB 화면 갈무리(링크) |
이때 소개했던 Unified Human Gastrointestinal Genome(UHGG) 및 Unified Human Gastrointestinal Protein(UHGP) 관련 논문은 프리프린트 서버인 bioRxiv에만 올라온 상태였었다. 공개된 날짜는 2019년 9월 19일이었다. Nature Biotechnology에 정식으로 출판된 것은 2020년 7월 20일이다.
A unified catalog of 204,938 reference genomes from the human gut microbiome (open access)
공개된 유전체 자료에서 인체 장에서 유래한 것을 어떻게 모으고 조립하였는지, 일정 identity 기준 이내에 들어오는 것을 어떻게 합쳤는지 등 방대한 자료 처리 과정에 대해서는 정말 공부할 것이 많다. UHGG를 만드는 데에는 isolate genome뿐만 아니라 MAG(metagenome-assembled genome)도 포함되어 있다.
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| 논문 소개 자료를 인쇄해서 늘 책상 위에 놓고 있었는데 이제 비로소 쓸모를 발견하게 되었다. |
장내 마이크로바이옴 관련 데이터베이스는 이것이 전부가 아니다. 예를 들어 같은 해에 Microbiome 저널에 실린 HumGut라는 것도 있다.
HumGut: a comprehensive human gut prokaryotic genomes collection filtered by metagenome data (open access)
초록을 조금만 인용해 보자. UHGG과 어떤 점이 다른지를 어렵지 않게 파악할 수 있을 것이다.
In this work, we aimed to create a collection of the most prevalent healthy human gut prokaryotic genomes, to be used as a reference database, including both MAGs from the human gut and ordinary RefSeq genomes.
We screened > 5,700 healthy human gut metagenomes for the containment of > 490,000 publicly available prokaryotic genomes sourced from RefSeq and the recently announced UHGG collection.
이상의 데이터베이스에서는 한국인 유래 마이크로바이옴 자료는 찾아볼 수 없다. UHGG에는 동아시아인 유래 자료로서 중국인의 것이 꽤 많이 포함되었을 뿐이다. 국내에서도 장내 마이크로바이옴 연구가 점차 활발해지고 있는데, 한국인 분변에서 추출하여 만든 MAG 관련 연구 성과는 과연 무엇이 있을까? 검색을 해 보니 연세대학교 이인석 교수 연구팀에서 2021년에 Genome Medicine에 발표한 HRGM(Human Reference Gut Microbiome) 논문이 나왔다.
Human reference gut microbiome catalog including newly assembled genomes from under-represented Asian metagenomes (open access)
이미 BRIC에도 소개된 중요 연구 성과였는데(링크) 모르고 지나쳤던 것 같다. 개인적으로는 별로 좋아하지 않는 '유전체 지도 구축'이라는 제목이 쓰였다. KOBIC의 대용량 컴퓨팅 설비가 쓰였다는 점도 매우 반갑다. 실제로 KOBIC에서 어느 부분을 담당했는지는 실무자를 수소문하여 물어 봐야 되겠다. Human genome에 대한 스크리닝인지, 조립 과정인지, 주석화 과정인지?
한국인(90 샘플), 일본인(645 샘플), 그리고 인도인(110 샘플)의 분변 유래 whole-metagenomic shotgun sequencing(WMS) 자료를 모아서 29,082개의 genome을 얻은 뒤, 이를 반복적으로 클러스터링하여 2199개의 species cluster를 얻었다. ㅇ32,098개의 non-redundant genome을 구성하고, 이를 UHGG의 5414 species cluster와 합쳐서 다시 후처리를 계속하여 최종적으로 5414개의 species cluster로 구성된 HRGM을 확보하게 된 것이다. 특히 한국인 샘플로부터는 ultra-deep WMS(>30 Gbp or > 100 million reads pairs)를 생산하여 low-abundance species를 찾는데 만전을 기하였다. 모든 결과물은 https://www.mbiomenet.org/HRGM/에 공개된 상태이다.
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| HRGM 웹사이트의 화면 갈무리. |
요즘 나는 한국인 분변에서 분리한 미생물(메타게놈이 아님)의 특성을 분석하는 일을 하고 있다. 이 균주가 속하는 종이 실제 한국인 분변에 얼마나 존재하는지를 점검하는데 이인석 교수 연구팀에서 생산한 SRA 자료(NCBI Sequence Read Archive SRP292575)가 매우 유용하게 쓰일 것 같다. 각 샘플에 존재하는 특정 taxon의 relative abundance는 KRAKEN 2를 이용하여 판별한 것으로 보인다. 내가 쓰는 컴퓨터에서는 전체 시퀀싱 raw data를 내려받는 것만으로도 벅찰 것만 같다.
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