Fiber-seq：利用HiFi長讀長技術，一次測序?qū)崿F(xiàn)多重檢測

長讀長測序技術，例如 PacBio HiFi 測序，正在迅速成為基因組學研究的新黃金標準。

長讀長測序是一種核酸測序類型，它能夠產(chǎn)生單獨的讀取（read），這些 read 各自來自于一個長度為數(shù)千個核苷酸或更長的單個DNA分子，從而生成基因組數(shù)據(jù)。長讀長測序能夠檢測長度為1,000到20,000個堿基或更長的DNA（或RNA）片段。這些片段通常來自于“原生”分子，這些分子是直接從生物樣本中提取出來進行分析的。相比之下，大多數(shù)短讀長測序技術只能檢測50-300個堿基長度的片段。與大多數(shù)長讀長方法不同，短讀長測序解決方案無法有效地對原生分子進行測序，并且在分析之前需要對提取的DNA進行擴增。

PacBio 測序技術是一種進階版長讀長測序技術，稱為高度準確的長讀長測序或 HiFi reads。目前僅有 PacBio 可提供準確度 > 99.9% 的 HiFi reads 測序技術，其準確度與短讀長測序和 Sanger 測序相當。HiFi reads 可以讓您在解決棘手的生物學問題時，無需再以犧牲讀長為代價換取高準確度測序。

Fiber-seq

Fiber-seq 是一種多組學長讀長檢測技術，通過甲基轉(zhuǎn)移酶標記開放染色質(zhì) + PacBio HiFi 長讀長測序，在單分子水平同時讀出基因組序列、5mC甲基化與染色質(zhì)可及性，支持核小體定位、TF足跡、單倍型染色質(zhì)構(gòu)象與共激活分析。

實驗流程

將分離出的細胞核用N6 - 腺嘌呤甲基轉(zhuǎn)移酶（6mA-MTase）對細胞核內(nèi)裸露 DNA 進行標記，開放區(qū)域優(yōu)先被修飾，核小體 / 蛋白質(zhì)結(jié)合區(qū)因不可及而保持未修飾。經(jīng)過標記步驟后，終止反應，提取高保真長片段 DNA并進行文庫制備，隨后應用Pacific Biosciences HiFi 測序平臺，通過直接或原生DNA（amplification-free，無需核酸擴增）測序方案進行測序。將可及位點（6mA峰）映射到單分子序列上，從而推斷染色質(zhì)開放與核小體位置。Fiber-seq 檢測技術可用于單倍型定相染色質(zhì)可及性圖譜繪制，以及內(nèi)源性CpG DNA 甲基化（DNAme）譜分析。

Fiber-seq實驗流程

實驗準備注意事項
（以使用EpiCypher CUTANA™ Hia5 for Fiber-seq 甲基轉(zhuǎn)移酶體系為例）

• 起始樣本投入

  - 新鮮分離、未固定的細胞核。
  - 參考人的基因組大小，需要準備約1百萬的細胞核，考慮到細胞核分離過程有損失，需要準備至少2百萬的高活性的細胞（建議細胞活率大于80%）。如果研究的是其他物種，如基因組較小的物種，建議投入更大量的細胞核，才能匹配1百萬個人類細胞核的總DNA含量，這樣做可以確保標記的一致性，并為長讀長測序提供足夠的 DNA。（例如小鼠基因組2.7G，其大小約為人類基因組的84%，建議細胞核投入量120萬）

• 文庫測序建議

  人類基因組樣本建議每個樣本測90 G，約30 x的基因組覆蓋度。檢測 6mA 和內(nèi)源性 DNA 甲基化（5mC）需要采用原生或直接長讀長測序技術。Fiber-seq 技術與短讀長測序流程不兼容，因為甲基化標記會在 PCR 擴增過程中丟失。如果需要單倍型定相數(shù)據(jù)，則需要樣本測序達到每個單倍型 30× 覆蓋度（即二倍體細胞類型需達到 60× 覆蓋度）。

相較于做染色質(zhì)可及性分析的另一種技術ATAC-seq（Assay for Transposase-Accessible Chromatin with high-throughput sequencing，即利用轉(zhuǎn)座酶研究染色質(zhì)可及性的高通量測序技術），F(xiàn)iber-seq 在同一套長讀數(shù)據(jù)中可獲得 ATAC-seq 無法提供的多類信息，包括一次測序同時讀出序列、6mA（可及性）與 5mC。

Fiber-seq以 6mA-MTase 標記開放區(qū)，可以避免Tn5 轉(zhuǎn)座酶的酶切偏好與 PCR 偏差，長讀長覆蓋 SNP/Indel 并與表觀信號聯(lián)合，可完成單倍型特異性染色質(zhì)分析。

下表從多個維度上對比了這兩種測序技術。

Fiber-seq作為一項突破性技術，可以從單個DNA長分子上同步讀取多重信息，其中PacBio公司的HiFi測序是 Fiber-seq的技術基礎和實現(xiàn)高質(zhì)量數(shù)據(jù)的保障，可以說 Fiber-seq 是“站在HiFi的肩膀上”，將HiFi的長讀長和高精度優(yōu)勢發(fā)揮到了極致，解鎖了在單分子水平上同步解讀基因組、表觀基因組和三維基因組的全新能力。

北京怡美通德科技發(fā)展有限公司是PacBio的官方授權(quán)代理商，代理美國PacBio公司生產(chǎn)的Vega桌面式三代測序系統(tǒng)，提供儀器配套的試劑耗材供貨、產(chǎn)品演示實驗、產(chǎn)品安裝、使用培訓以及售前售后技術咨詢、生物信息學分析等相關技術服務。

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