Dong-Geun Park;Eun-Su Ha;Byungcheol Kang;Iseul Choi;Jeong-Eun Kwak;Jinho Choi;Jeongwoong Park;Woojung Lee;Seung Hwan Kim;Soon Han Kim;Ju-Hoon Lee
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.33
no.1
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pp.83-95
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2023
These days, bacterial detection methods have some limitations in sensitivity, specificity, and multiple detection. To overcome these, novel detection and identification method is necessary to be developed. Recently, NGS panel method has been suggested to screen, detect, and even identify specific foodborne pathogens in one reaction. In this study, new NGS panel primer sets were developed to target 13 specific virulence factor genes from five types of pathogenic Escherichia coli, Listeria monocytogenes, and Salmonella enterica serovar Typhimurium, respectively. Evaluation of the primer sets using singleplex PCR, crosscheck PCR and multiplex PCR revealed high specificity and selectivity without interference of primers or genomic DNAs. Subsequent NGS panel analysis with six artificially contaminated food samples using those primer sets showed that all target genes were multi-detected in one reaction at 108-105 CFU of target strains. However, a few false-positive results were shown at 106-105 CFU. To validate this NGS panel analysis, three sets of qPCR analyses were independently performed with the same contaminated food samples, showing the similar specificity and selectivity for detection and identification. While this NGS panel still has some issues for detection and identification of specific foodborne pathogens, it has much more advantages, especially multiple detection and identification in one reaction, and it could be improved by further optimized NGS panel primer sets and even by application of a new real-time NGS sequencing technology. Therefore, this study suggests the efficiency and usability of NGS panel for rapid determination of origin strain in various foodborne outbreaks in one reaction.
Park, Sehhoon;Lee, Chung;Ku, Bo Mi;Kim, Minjae;Park, Woong-Yang;Kim, Nayoung K.D.;Ahn, Myung-Ju
BMB Reports
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v.54
no.7
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pp.386-391
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2021
Owing to rapid advancements in NGS (next generation sequencing), genomic alteration is now considered an essential predictive biomarkers that impact the treatment decision in many cases of cancer. Among the various predictive biomarkers, tumor mutation burden (TMB) was identified by NGS and was considered to be useful in predicting a clinical response in cancer cases treated by immunotherapy. In this study, we directly compared the lab-developed-test (LDT) results by target sequencing panel, K-MASTER panel v3.0 and whole-exome sequencing (WES) to evaluate the concordance of TMB. As an initial step, the reference materials (n = 3) with known TMB status were used as an exploratory test. To validate and evaluate TMB, we used one hundred samples that were acquired from surgically resected tissues of non-small cell lung cancer (NSCLC) patients. The TMB of each sample was tested by using both LDT and WES methods, which extracted the DNA from samples at the same time. In addition, we evaluated the impact of capture region, which might lead to different values of TMB; the evaluation of capture region was based on the size of NGS and target sequencing panels. In this pilot study, TMB was evaluated by LDT and WES by using duplicated reference samples; the results of TMB showed high concordance rate (R2 = 0.887). This was also reflected in clinical samples (n = 100), which showed R2 of 0.71. The difference between the coding sequence ratio (3.49%) and the ratio of mutations (4.8%) indicated that the LDT panel identified a relatively higher number of mutations. It was feasible to calculate TMB with LDT panel, which can be useful in clinical practice. Furthermore, a customized approach must be developed for calculating TMB, which differs according to cancer types and specific clinical settings.
Next-generation sequencing (NGS) technologies have changed the process of genetic diagnosis from a gene-by-gene approach to syndrome-based diagnostic gene panel sequencing (DPS), diagnostic exome sequencing (DES), and diagnostic genome sequencing (DGS). A priori information on the causative genes that might underlie a genetic condition is a prerequisite for genetic diagnosis before conducting clinical NGS tests. Theoretically, DPS, DES, and DGS do not require any information on specific candidate genes. Therefore, clinical NGS tests sometimes detect disease-related pathogenic variants in genes underlying different conditions from the initial diagnosis. These clinical NGS tests are expensive, but they can be a cost-effective approach for the rapid diagnosis of rare disorders with genetic heterogeneity, such as the glycogen storage disease, familial intrahepatic cholestasis, lysosomal storage disease, and primary immunodeficiency. In addition, DES or DGS may find novel genes that that were previously not linked to human diseases.
Recent advances in genetics have determined that a number of epilepsy syndromes that occur in the first year of life are associated with genetic etiologies. These syndromes range from benign familial epilepsy syndromes to early-onset epileptic encephalopathies that lead to poor prognoses and severe psychomotor retardation. An early genetic diagnosis can save time and overall cost by reducing the amount of time and resources expended to reach a diagnosis. Furthermore, a genetic diagnosis can provide accurate prognostic information and, in certain cases, enable targeted therapy. Here, several early infantile epilepsy syndromes with strong genetic associations are briefly reviewed, and their genotype-phenotype correlations are summarized. Because the clinical presentations of these disorders frequently overlap and have heterogeneous genetic causes, next-generation sequencing (NGS)-based gene panel testing represents a more powerful diagnostic tool than single gene testing. As genetic information accumulates, genetic testing will likely play an increasingly important role in diagnosing pediatric epilepsy. However, the efforts of clinicians to classify phenotypes in nondiagnosed patients and improve their ability to interpret genetic variants remain important in the NGS era.
Hee-Yeon Park;Yoonji Noh;Eung-Soo Kim;Hyun-Chul Park
Analytical Science and Technology
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v.37
no.3
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pp.189-199
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2024
In forensic genetics, when it is not possible to confirm an individual's identity through STR profile analysis, additional information about the individual can be obtained using DNA-based phenotypic traits estimation. Recently, various researches have been conducted on methods to determine externally visible characteristics (EVC) such as eyes, hair, and skin color. However, relying solely on such phenotypic traits information has limitations for application in East Asian regions, including Korea. In this study, in order to utilize EVC related to an individual's appearance as investigative information, SNPs related to eye shape, hair thickness, skin color, as well as baldness, body type, high myopia, facial shape, acne, and behavioral habits were explored. A total of 50 SNPs were selected, and a targeted amplicon NGS panel capable of amplifying them all at once was developed. Experimental results confirmed the allelic types and frequencies of the 50 SNPs in 14 samples. We plan to use this panel to investigate the correlation between genotype and phenotype using various samples, and to develop methods for interpreting the results.
Developments in next-generation sequencing (NGS) techogies have assisted in clarifying the diagnosis and treatment of developmental delay/intellectual disability (DD/ID) via molecular genetic testing. Advances in DNA sequencing technology have not only allowed the evolution of targeted panels but also, and more currently enabled genome-wide analyses to progress from research era to clinical practice. Broad acceptance of accuracy-guided targeted gene panel, whole-exome sequencing (WES), and whole-genome sequencing (WGS) for DD/ID need prospective analyses of the increasing cost-effectiveness versus conventional genetic testing. Choosing the appropriate sequencing method requires individual planning. Data are required to guide best-practice recommendations for genomic testing, regarding various clinical phenotypes in an etiologic approach. Targeted panel testing may be recommended as a firsttier testing approach for children with DD/ID. Family-based trio testing by WES/WGS can be used as a second test for DD/ID in undiagnosed children who previously tested negative on a targeted panel. The role of NGS in molecular diagnostics, treatment, prediction of prognosis will continue to increase further in the coming years. Given the rapid pace of changes in the past 10 years, all medical providers should be aware of the changes in the transformative genetics field.
In countries with FMD vaccination, as in Korea, typical clinical signs do not appear, and even in FMD positive cases, it is difficult to isolate the FMDV or obtain whole genome sequence. To overcome this problem, more rapid and simple NGS system is required to control FMD in Korea. FMDV (O/Boeun/ SKR/2017) RNA was extracted and sequenced using Ion Torrent's bench-top sequencer with amplicon panel with optimized bioinformatics pipelines. The whole genome sequencing of raw data generated data of 1,839,864 (mean read length 283 bp) reads comprising a total of 521,641,058 (≥Q20 475,327,721). Compared with FMDV (GenBank accession No. MG983730), the FMDV sequences in this study showed 99.83% nucleotide identity. Further study is needed to identify these differences. In this study, fast and robust methods for benchtop next generation sequencing (NGS) system was developed for analysis of Foot-and-mouth disease virus (FMDV) whole genome sequences.
Park, Joonhong;Yoo, Han Mo;Sul, Hae Jung;Shin, Soyoung;Lee, Seung Woo;Kim, Jeong Goo
Journal of Gastric Cancer
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v.20
no.1
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pp.29-40
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2020
Purpose: Gastrointestinal stromal tumors (GISTs) frequently harbor activating gene mutations in either KIT or platelet-derived growth factor receptor A (PDGFRA) and are highly responsive to several selective tyrosine kinase inhibitors. In this study, a targeted next-generation sequencing (NGS) assay with an Oncomine Focus Assay (OFA) panel was used for the genetic characterization of molecular targets in 30 Korean patients with GIST. Materials and Methods: Using the OFA that enables rapid and simultaneous detection of hotspots, single nucleotide variants (SNVs), insertion and deletions (Indels), copy number variants (CNVs), and gene fusions across 52 genes relevant to solid tumors, targeted NGS was performed using genomic DNA extracted from formalin-fixed and paraffin-embedded samples of 30 GISTs. Results: Forty-three hotspot/other likely pathogenic variants (33 SNVs, 8 Indels, and 2 amplifications) in 16 genes were identified in 26 of the 30 GISTs. KIT variants were most frequent (44%, 19/43), followed by 6 variants in PIK3CA, 3 in PDGFRA, 2 each in JAK1 and EGFR, and 1 each in AKT1, ALK, CCND1, CTNNB1, FGFR3, FGFR4, GNA11, GNAQ, JAK3, MET, and SMO. Based on the mutation types, majority of the variants carried missense mutations (60%, 26/43), followed by 8 frameshifts, 6 nonsense, 1 stop-loss, and 2 amplifications. Conclusions: Our study confirmed the advantage of using targeted NGS with a cancer gene panel to efficiently identify mutations associated with GISTs. These findings may provide a molecular genetic basis for developing new drugs targeting these gene mutations for GIST therapy.
Choi, Seungkyu;Go, Jai Hyang;Kim, Eun Kyung;Lee, Hojung;Lee, Won Mi;Cho, Chun-Sung;Han, Kyudong
Genomics & Informatics
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v.14
no.3
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pp.78-84
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2016
Extranodal natural killer (NK)/T-cell lymphoma, nasal type (NKTCL), is a malignant disorder of cytotoxic lymphocytes of NK or T cells. It is an aggressive neoplasm with a very poor prognosis. Although extranodal NKTCL reportedly has a strong association with Epstein-Barr virus, the molecular pathogenesis of NKTCL has been unexplored. The recent technological advancements in next-generation sequencing (NGS) have made DNA sequencing cost- and time-effective, with more reliable results. Using the Ion Proton Comprehensive Cancer Panel, we sequenced 409 cancer-related genes to identify somatic mutations in five NKTCL tissue samples. The sequencing analysis detected 25 mutations in 21 genes. Among them, KMT2D, a histone modification-related gene, was the most frequently mutated gene (four of the five cases). This result was consistent with recent NGS studies that have suggested KMT2D as a novel driver gene in NKTCL. Mutations were also found in ARID1A, a chromatin remodeling gene, and TP53, which also recurred in recent NGS studies. We also found mutations in 18 novel candidate genes, with molecular functions that were potentially implicated in cancer development. We suggest that these genes may result in multiple oncogenic events and may be used as potential bio-markers of NKTCL in the future.
Suh, Yoong-a;Sohn, Young Bae;Park, Moon Sung;Lee, Jang Hoon
Neonatal Medicine
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v.28
no.2
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pp.89-93
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2021
Nemaline myopathy is a genetically heterogeneous neuromuscular disorder and one of the most common congenital myopathies. The clinical manifestations usually vary depending on the age of onset. Neonatal nemaline myopathy has the worst prognosis, primarily due to respiratory failure. Several genes associated with nemaline myopathy have been identified, including NEB, ACTA1, TPM3, TPM2, TNNT1, CFL2, KBTBD13, KLHL40, KLHL41, LMOD3, and KBTBD13. Here, we report a neonatal Korean female patient with nemaline myopathy carrying compound heterozygous mutations in the gene KLHL40 as revealed using next generation sequencing (NGS). The patient presented with postnatal cyanosis, respiratory failure, dysphagia, and hypotonia just after birth. To identify the genetic cause underlying the neonatal myopathy, NGS-based gene panel sequencing was performed. Compound heterozygous pathogenic variants were detected in KLHL40: c.[1405G>T];[1582G>A] (p. [Gly469cys];[Glu528Lys]). NGS allows quick and accurate diagnosis at a lower cost compared to traditional serial single gene sequencing, which is greatly advantageous in genetically heterogeneous disorders such as myopathies. Rapid diagnosis will facilitate efficient and timely genetic counseling, prediction of disease prognosis, and establishment of treatments.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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