바이러스 감시분석 시스템 및 그 방법
SYSTEM FOR VIRUS SURVEILLANCE ANALYSIS AND METHOD THEREOF
특허 요약
바이러스 감시분석 시스템 및 그 방법이 개시된다. 몇몇 실시예들에 따른 바이러스 감시분석 시스템은, 타깃 바이러스의 서열 데이터와 역학 데이터를 수집하는 데이터 수집부, 수집된 서열 데이터를 기초로 계통 분석을 수행하여 타깃 바이러스에 관한 계통 트리를 구축하는 계통 분석부, 계통 분석의 결과 및 역학 데이터를 기초로 지리적 위치에 따른 제1 계통과 제2 계통의 출현 빈도 변화를 분석하여, 제1 계통과 제2 계통 간의 하이브리드 존(hybrid zone)을 식별하는 클라인(cline) 분석부 및 계통 트리와 하이브리드 존의 식별 결과를 시각화하여 제공하는 시각화부를 포함할 수 있다. 이러한 시스템에 따르면, 타깃 바이러스의 발생 양상과 확산 경로가 정밀하게 감시될 수 있으며, 그 결과, 타깃 바이러스에 대한 방역 전략이 체계적으로 수립될 수 있고, 감염병 대응 역량도 강화될 수 있다.
청구항
번호청구항
1

타깃 바이러스의 서열 데이터와 역학 데이터를 수집하는 데이터 수집부 - 상기 역학 데이터는 상기 타깃 바이러스가 검출된 샘플들의 지리적 위치 정보를 포함함 -;상기 서열 데이터를 기초로 계통 분석을 수행하여 상기 타깃 바이러스에 관한 계통 트리를 구축하는 계통 분석부 - 상기 계통 트리는 제1 계통 및 제2 계통을 포함하는 복수의 계통들로 구성됨 -;상기 계통 분석의 결과 및 상기 역학 데이터를 기초로 지리적 위치에 따른 상기 제1 계통과 상기 제2 계통의 출현 빈도 변화를 분석하여, 상기 제1 계통과 상기 제2 계통 간의 하이브리드 존(hybrid zone)을 식별하는 클라인(cline) 분석부; 및상기 계통 트리와 상기 하이브리드 존의 식별 결과를 시각화하여 제공하는 시각화부를 포함하는,바이러스 감시분석 시스템.

2

제1항에 있어서,상기 타깃 바이러스는 한탄바이러스(Hantaan virus)를 포함하는,바이러스 감시분석 시스템.

3

제1항에 있어서,상기 서열 데이터는 나노포어 시퀀싱(nanopore sequencing) 기법을 통해 생성된 것인,바이러스 감시분석 시스템.

4

제1항에 있어서,상기 서열 데이터를 정제하는 데이터 정제부를 더 포함하고,상기 계통 분석부는 상기 정제된 서열 데이터에 기초하여 상기 계통 분석을 수행하며,상기 서열 데이터는 특정 샘플로부터 획득된 복수의 리드(read)들을 포함하되,상기 서열 데이터를 정제하는 과정은:L(Large) 세그먼트, M(Medium) 세그먼트 및 S(Small) 세그먼트를 포함하는 레퍼런스 바이러스를 기준으로 상기 리드들의 위치를 정렬하는 단계 - 상기 레퍼런스 바이러스는 상기 타깃 바이러스와 동일한 종의 바이러스임 -; 및상기 정렬된 리드들의 위치별 염기 출현 빈도에 기초하여 각 위치의 합의 염기를 결정함으로써, 상기 특정 샘플의 합의 서열(consensus sequence)을 생성하는 단계를 포함하는,바이러스 감시분석 시스템.

5

제4항에 있어서,상기 복수의 리드들은 길이가 제1 기준치 미만인 리드와 시퀀싱 품질 점수가 제2 기준치 미만인 리드를 제외함으로써 획득된 것이고, 상기 정렬된 리드들에서 특정 위치의 커버리지 깊이(coverage depth)가 제3 기준치 미만인 경우, 상기 특정 위치의 합의 염기는 미리 지정된 값으로 대체되는,바이러스 감시분석 시스템.

6

제1항에 있어서,상기 타깃 바이러스는 L(Large) 세그먼트, M(Medium) 세그먼트 및 S(Small) 세그먼트를 포함하고,상기 계통 트리는 상기 L 세그먼트, 상기 M 세그먼트 및 상기 S 세그먼트 각각에 대해 독립적으로 구축된 세그먼트 계통 트리를 포함하는,바이러스 감시분석 시스템.

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제1항에 있어서,상기 서열 데이터를 분석하여 특정 샘플의 바이러스 개체에서 유전자 재조합이 발생했는지 여부를 판단하는 유전자 재조합(recombination) 분석부를 더 포함하는,바이러스 감시분석 시스템.

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제7항에 있어서,상기 타깃 바이러스는 L(Large) 세그먼트, M(Medium) 세그먼트 및 S(Small) 세그먼트를 포함하고,상기 계통 트리는 상기 L 세그먼트, 상기 M 세그먼트 및 상기 S 세그먼트에 대응되는 세그먼트 계통 트리들을 포함하며,상기 유전자 재조합 분석부는,상기 세그먼트 계통 트리들을 비교하여 세그먼트 간 계통이 불일치하는 바이러스 개체를 의심 바이러스 개체로 선별하고,상기 의심 바이러스 개체를 대상으로 상기 유전자 재조합의 발생 여부를 판단하는,바이러스 감시분석 시스템.

9

제1항에 있어서,상기 타깃 바이러스는 L(Large) 세그먼트, M(Medium) 세그먼트 및 S(Small) 세그먼트를 포함하고,상기 서열 데이터를 분석하여 특정 샘플의 바이러스 개체에서 세그먼트 단위의 재배열이 발생했는지 여부를 판단하는 유전체 재배열(reassortment) 분석부를 더 포함하며,상기 계통 트리는 상기 L 세그먼트, 상기 M 세그먼트 및 상기 S 세그먼트에 대응되는 세그먼트 계통 트리들을 포함하되,상기 유전체 재배열 분석부는,상기 세그먼트 계통 트리들을 비교하여 세그먼트 간 계통이 불일치하는 바이러스 개체를 의심 바이러스 개체로 선별하고,상기 의심 바이러스 개체를 대상으로 상기 재배열의 발생 여부를 판단하는,바이러스 감시분석 시스템.

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제1항에 있어서,상기 계통 분석의 결과 및 상기 역학 데이터를 기초로 상기 계통들의 지리적 분포를 분석하는 계통지리학적 분석부를 더 포함하고,상기 시각화부는 지도 상에 상기 지리적 분포를 더 시각화하여 제공하는,바이러스 감시분석 시스템.

11

제1항에 있어서,상기 서열 데이터를 기초로 상기 타깃 바이러스의 염기 위치별 엔트로피(entropy)를 계산하는 유전적 다양성 분석부를 더 포함하고,상기 시각화부는 상기 염기 위치별 엔트로피의 값을 더 시각화하여 제공하는,바이러스 감시분석 시스템.

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제1항에 있어서,상기 시각화부는 상기 계통 분석의 결과 및 상기 역학 데이터를 기초로 시간의 흐름에 따른 상기 계통들의 출현 빈도를 더 시각화화여 제공하는,바이러스 감시분석 시스템.

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적어도 하나의 프로세서에 의해 수행되는 방법으로서,타깃 바이러스의 서열 데이터와 역학 데이터를 수집하는 단계 - 상기 역학 데이터는 상기 타깃 바이러스가 검출된 샘플들의 지리적 위치 정보를 포함함 -;상기 서열 데이터를 기초로 계통 분석을 수행하여 상기 타깃 바이러스에 관한 계통 트리를 구축하는 단계 - 상기 계통 트리는 제1 계통 및 제2 계통을 포함하는 복수의 계통들로 구성됨 -;상기 계통 분석의 결과 및 상기 역학 데이터를 기초로 지리적 위치에 따른 상기 제1 계통과 상기 제2 계통의 출현 빈도 변화를 분석하여, 상기 제1 계통과 상기 제2 계통 간의 하이브리드 존(hybrid zone)을 식별하는 단계; 및상기 계통 트리와 상기 하이브리드 존의 식별 결과를 시각화하여 제공하는 단계를 포함하는,바이러스 감시분석 방법.

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컴퓨터의 프로세서와 결합되어,타깃 바이러스의 서열 데이터와 역학 데이터를 수집하는 단계 - 상기 역학 데이터는 상기 타깃 바이러스가 검출된 샘플들의 지리적 위치 정보를 포함함 -;상기 서열 데이터를 기초로 계통 분석을 수행하여 상기 타깃 바이러스에 관한 계통 트리를 구축하는 단계 - 상기 계통 트리는 제1 계통 및 제2 계통을 포함하는 복수의 계통들로 구성됨 -;상기 계통 분석의 결과 및 상기 역학 데이터를 기초로 지리적 위치에 따른 상기 제1 계통과 상기 제2 계통의 출현 빈도 변화를 분석하여, 상기 제1 계통과 상기 제2 계통 간의 하이브리드 존(hybrid zone)을 식별하는 단계; 및상기 계통 트리와 상기 하이브리드 존의 식별 결과를 시각화하여 제공하는 단계를 실행시키기 위하여 컴퓨터로 판독가능한 기록매체에 저장된,컴퓨터 프로그램.