PacBio Fiber-seq：單分子多體學 (Single-molecule Multi-omics) 的新方法

在基因體研究與精準醫學中，整合 DNA 序列、DNA 甲基化與染色質結構向來需要分別執行 WGS、WGBS、ATAC-seq 等多種實驗。這不僅耗費時間，也增加跨實驗整合分析的複雜度與誤差來源。

Fiber-seq 是一種新型單分子多體學方法，透過 EpiCypher 的 CUTANA Hia5 甲基轉移酶與 PacBio HiFi 長讀定序技術，能在同一條原生 DNA 分子上同時取得三層資訊：

1. 基因序列（ATCG）

   利用高準確度 HiFi reads，能同時偵測 SNVs、Indels 與結構變異，並保持單分子解析度，可直接進行單倍型定相 (phasing)。

2. DNA 甲基化（5mC）

   無需重亞硫酸鹽處理，直接偵測原生的 5mC 修飾，保留 DNA 完整性，避免 bisulfite 造成的偏差與片段化。

3. 染色質可及性與核小體定位（6mA 標記）

   Hia5 會選擇性標記可及性區域的腺嘌呤為 6mA，可用於解析：

   • 開放染色質 (chromatin accessibility)
   • 核小體定位 (nucleosome positioning)
   • 蛋白質／轉錄因子結合足跡 (protein footprints)

三者資料皆來自「同一條 DNA 分子」，因此能直接描述遺傳變異、甲基化與染色質狀態三者之間的連結。

1. 細胞核分離（適用於新鮮或冷凍細胞）
2. 加入 Hia5 酵素以標記可及性區域
3. 萃取高分子量 DNA 並建庫（標準 SMRTbell long-read protocol）
4. 使用 HiFi 平台 Revio 或 Vega 定序，同時讀取序列、5mC 與 6mA
5. 利用開源工具進行分析（例如 fibertools），可取得 variant、haplotype、methylation 與 chromatin accessibility 等資料層 (圖二)

流程不需 PCR、不需抗體，也不需 bisulfite 轉換，相對簡單且保留原生表觀訊號。

▲ 圖一、Simple Workflow：從細胞核萃取出經 6mA 標記的 DNA 後，即可依照 PacBio 標準全基因體 HiFi 定序流程進行建庫。每一條read都代表一條染色質纖維，同時保留原生的 5mC 與 Hia5 標記的 6mA 訊號。後續可將資料彙整，用來建立 DNA 甲基化與染色質可及性圖譜。

▲ 圖二、這是 HG002 樣本在第 16 號染色體特定銘印區域 (Chr16:3.44Mb) 的 Fiber-seq 數據範例：最上方顯示了 ATCG 序列分出單倍型的結果；中間為同一區域 5mC 訊號（紅色代表有甲基化，藍色代表未甲基化），可看出Hap 1在 ZNF597 與 NAA60 的雙向啟動子呈現甲基化，而 Hap 2 同一區段未甲基化；最下方由 Hia5 標記的 6mA (綠色)表示此啟動子區域在Hap 2是開放的，呼應了甲基化狀態。

Fiber-seq 讓多體學不再複雜，一次實驗即可掌握三層關鍵資訊。

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• PacBio Fiber-seq application note