表观组研究 WGBS全基因组甲基化测序

WGBS 全基因组甲基化测序
甲基化研究的金标准技术

重亚硫酸盐处理结合高通量测序,在全基因组范围内实现单碱基分辨率甲基化检测,构建全基因组甲基化图谱,助力发育、肿瘤、衰老及疾病等多领域表观遗传学研究

全基因组
CpG + CHG + CHH
单碱基
分辨率检测
99%+
重亚硫酸盐转化率
定制分析
DMR / 多组学 / 高级分析
WGBS Methylome Single-Base Resolution
5mC CpG Methylation Single Base Resolution Bisulfite Conversion >99%
金标准甲基组检测
PE150 / 30x
金标准
产品概述

全基因组甲基化测序 · 单碱基分辨率甲基化图谱

全基因组甲基化测序(Whole-Genome Bisulfite Sequencing, WGBS),是甲基化研究的"金标准"技术。将重亚硫酸盐处理与高通量测序相结合,对全基因组范围内的甲基化水平进行单碱基分辨率检测,构建全基因组甲基化图谱。

! DNA 甲基化的重要性

DNA甲基化是表观遗传学最重要的修饰方式之一,在基因表达调控、基因组稳定性维持中发挥关键作用,参与多种生物学过程:

染色体结构维持
X染色体失活
基因印记
胚胎发育
正常细胞功能维持
疾病与癌症发生

应用领域

发育生物学
肿瘤研究
衰老研究
EWAS研究
植物表观
干细胞研究
环境暴露
技术原理

重亚硫酸盐转化原理

重亚硫酸盐(Bisulfite)处理使未甲基化的胞嘧啶(C)转化为尿嘧啶(U),而甲基化的胞嘧啶(5mC)保持不变。通过高通量测序和生物信息学分析,在全基因组水平鉴定单碱基分辨率的甲基化状态。

原始DNA C G C A C T C G m m 重亚硫酸盐处理 转化后DNA C G U A C T U G m m 5-甲基胞嘧啶(5mC)保持不变,未甲基化C→U→T 通过测序比对即可在单碱基水平鉴定甲基化状态
实验流程

标准化实验流程

从样本接收到报告交付,全流程标准化管控,确保高质量甲基化测序结果。

1

样本接收

样本质量检测与确认

2

DNA提取与质检

基因组DNA提取、浓度与完整性检测

3

基因组DNA片段化

超声破碎至目标片段大小

4

重亚硫酸盐转化

高效重亚硫酸盐转化,转化率>99%

5

文库构建与质检

甲基化专用建库,文库质量控制

6

高通量测序

主流高通量测序平台,PE150测序

7

生物信息学分析

专业生信分析流程,深度挖掘甲基组信息

8

报告交付

完整分析报告与原始数据交付

技术优势

七大技术优势

全基因组覆盖 · 单碱基分辨率 · 专业生信团队,全方位保障项目质量

全基因组覆盖

无偏好覆盖全基因组所有C位点(CpG、CHG、CHH),是甲基化研究的金标准技术,不依赖探针设计。

单碱基分辨率

精确到每个C碱基的甲基化状态,可定量检测每个胞嘧啶位点的甲基化水平,分辨率远超芯片技术。

多物种支持

有参考基因组的人、动物、植物均适用,不受物种限制,特别适合非模式生物的甲基组研究。

全面功能注释

CpG岛、启动子、增强子、基因体、转录因子结合位点等多种功能区域深度注释,精准定位功能意义。

高级分析能力

DMR/DML分析、通路富集、多组学关联分析、甲基化年龄预测等高级分析,助力深入挖掘科学问题。

丰富项目经验

完成大量样本的WGBS项目,涉及人、动物、植物等多物种,覆盖肿瘤、发育、衰老等多疾病研究方向。

专业生信团队

自主研发的专业分析流程,可根据研究需求定制分析方案,提供从基础分析到深度挖掘的全链条服务。

技术参数

技术参数与测序策略

成熟的技术方案,可根据研究需求灵活调整

PE150
测序策略
30×人类
推荐数据量
>99%
转化率
单碱基
分辨率
全基因组
CpG+CHG+CHH
多物种
有参考基因组均可
参数项 说明
测序平台 主流高通量测序平台,PE150测序模式
推荐数据量 人 30×(约90G),可根据研究需求调整;其他物种根据基因组大小确定
重亚硫酸盐转化率 >99%(高效转化试剂盒,严格质控)
检测分辨率 单碱基分辨率,可定量每个C位点的甲基化水平
覆盖范围 全基因组覆盖,包括CpG、CHG、CHH所有甲基化类型
适用物种 有参考基因组的物种均可,包括人、动物、植物等
项目周期 视项目而定
生信分析内容

生信分析内容

从基础质控到深度分析,提供系统化的甲基组生物信息分析服务

S

标准分析

原始数据质控

碱基质量分布、GC含量、接头污染检测

参考基因组比对

BS-seq专用比对算法,高效精准比对

转化率评估

甲基化转化率计算与质控评估

甲基化定量

CpG位点甲基化水平定量(beta值)

甲基化分布图谱

全基因组甲基化分布特征可视化展示

DML分析

差异甲基化位点(Differentially Methylated Loci)鉴定

DMR分析

差异甲基化区域(Differentially Methylated Regions)检测

功能注释

CpG岛/启动子/基因体/增强子等功能区域注释

A

高级分析(可选)

推荐

GO/KEGG富集

DMR相关基因功能富集分析

转录组关联

甲基化与基因表达关联分析

Circos图

染色体水平甲基化Circos可视化

聚类与PCA

样本聚类与主成分分析

甲基化年龄

人类样本甲基化年龄预测(Horvath/Hannum等时钟)

肿瘤甲基化分型

基于甲基化特征的肿瘤分子分型分析

通路调控网络

甲基化-基因-通路调控网络构建

定制化分析

根据研究需求定制统计分析与可视化方案

* 具体分析内容可根据研究需求灵活调整,详询技术顾问

样本要求

样本要求

多种样本类型可选,专业技术人员全程指导样本准备

样本类型 推荐起始量 最低起始量 保存与运输 注意事项
基因组DNA ≥ 2 μg ≥ 500 ng -20℃保存,干冰或冰袋运输 OD260/280 = 1.7~1.9,无RNA污染,避免反复冻融
组织样本 ≥ 50 mg ≥ 20 mg -80℃保存,干冰运输 新鲜组织离体后迅速液氮速冻,避免反复冻融;FFPE样本需评估质量
细胞样本 ≥ 1×10^6 ≥ 5×10^5 -80℃保存,干冰运输 离心收集细胞,PBS洗涤去除培养基,去除上清后液氮速冻
全血样本 ≥ 2 mL ≥ 1 mL EDTA抗凝管,-80℃保存,干冰运输 使用EDTA抗凝管采集,严禁使用肝素抗凝;采集后尽快分装冻存
FFPE样本 ≥ 10 (10µm切片) ≥ 5 (10µm切片) 常温保存运输 需评估肿瘤细胞含量和DNA完整性;建议同时提供HE染色切片评估

样本纯度要求

OD260/280 = 1.7~1.9,无RNA污染,无蛋白质和多糖残留。样本量不足或特殊样本请咨询技术顾问,送样前建议先进行样本质量评估。

服务方案

三档服务方案 · 按需选择

从基础分析到定制化方案,满足不同研究阶段需求

基础版

标准分析方案

涵盖WGBS标准分析全流程,适合初步探索性研究。

数据质控与参考基因组比对
甲基化定量与转化率评估
DML/DMR差异分析
功能区域注释(CpG岛/启动子/基因体)
了解详情
推荐
高级版

深度分析方案

标准分析+高级分析,深入挖掘甲基组数据,适合系统性研究项目。

基础版全部分析内容
GO/KEGG功能富集分析
甲基化-转录组关联分析
样本聚类与PCA分析
高级可视化(Circos/热图/火山图)
获取方案报价
定制版

定制化方案

个性化分析+多组学整合+项目全程方案设计,适合重大课题研究。

高级版全部分析内容
定制化统计与可视化
多组学整合分析
项目全程方案设计与技术支持
论文配图与写作支持
咨询定制方案
结果展示

数据可视化示例

丰富的图表类型,直观呈现甲基化组数据特征

全基因组甲基化分布图谱

甲基化水平分布 实验组 对照组

差异甲基化火山图

log2(Fold Change) -log10(P) 低甲基化 高甲基化 无显著差异

样本聚类与PCA

PC1 (45.2%) PC2 (23.8%) 正常组 疾病组 治疗组

DMR热图聚类

C1 C2 C3 T1 T2 T3 T4 DMR1 DMR2 DMR3 DMR4 DMR5 DMR6 DMR7 High Low

GO/KEGG富集分析

富集散点图 DNA methylation Epigenetic regulation Chromatin remodeling Cell differentiation Development process Gene Ratio low p-value high p-value

染色体水平Circos图

WGBS Methylome

* 以上为结果示例图,具体图表根据项目分析内容生成

常见问题

FAQ

关于WGBS全基因组甲基化测序服务,您可能想了解的问题

1. WGBS和甲基化芯片怎么选?
WGBS和甲基化芯片是两种主流的甲基化检测技术,各有适用场景:
WGBS:全基因组范围检测,单碱基分辨率,覆盖CpG岛、启动子、增强子、基因体等全部功能区域,还可检测CHG、CHH等非CpG甲基化。优势是信息全面、无探针设计偏好、适合新发现研究;缺点是成本相对较高、数据量大、分析周期长。
甲基化芯片:基于探针杂交原理,仅检测预设位点(如EPIC 935K芯片覆盖约93.5万个CpG位点),主要集中在基因调控区域。优势是成本低、周期快、数据标准化程度高,适合大样本队列研究;缺点是位点有限,不能检测非CpG甲基化和未覆盖区域,不适合新发现研究。
选择建议:探索性研究、非模式生物、需全面甲基组信息选WGBS;大样本队列验证、关注已知调控区域选甲基化芯片。
2. WGBS需要多少测序数据量?
WGBS测序数据量取决于研究目的和物种基因组大小:
人类样本:推荐30×测序深度(约90G数据量),以保证全基因组范围CpG位点有足够的测序覆盖度,实现准确的甲基化定量。若研究重点仅为启动子和CpG岛区域,可适当降低数据量;若需检测低覆盖度区域或稀有变异,建议提高到40×以上。
其他物种:根据基因组大小按比例确定数据量。例如小鼠基因组约2.7Gb,推荐20-25×(约54-67G);植物基因组差异较大,需根据具体物种评估。
具体数据量需根据研究目的、样本类型和预算综合考虑,建议咨询技术顾问确定合适方案。
3. FFPE样本可以做WGBS吗?
FFPE(福尔马林固定石蜡包埋)样本可以做WGBS,但需要注意以下问题:
DNA质量影响:FFPE样本由于固定和保存时间,DNA常存在严重降解和交联,片段化程度高,建库效率低于新鲜样本。建议对FFPE样本先进行DNA质量评估,根据质量决定是否适用。
转化率影响:FFPE样本可能存在胞嘧啶的自发脱氨基,导致背景升高,影响甲基化检测准确性。严格的重亚硫酸盐转化和对照设置可有效评估和控制这一问题。
建议:FFPE样本建议先送检进行DNA质检,质量合格后再启动项目;若DNA质量较差,可适当增加起始量或考虑使用靶向甲基化测序等替代方案。
4. WGBS可以检测非CpG甲基化吗?
可以。WGBS是基于全基因组测序的技术,不受探针位点限制,能够检测全基因组范围内所有C位点的甲基化状态,包括:
  • CpG甲基化:脊椎动物中最主要的甲基化形式,在基因调控中发挥重要作用。
  • CHG甲基化:植物中常见的甲基化形式,在植物生长发育和应激反应中发挥作用。
  • CHH甲基化:不对称甲基化,在植物中通过RNA介导的DNA甲基化(RdDM)通路建立。

相比之下,甲基化芯片通常只覆盖CpG位点,无法检测非CpG甲基化。因此,植物表观遗传研究、胚胎干细胞研究等关注非CpG甲基化的领域,WGBS是首选技术。
5. WGBS和RRBS有什么区别?
WGBS和RRBS(简化代表性重亚硫酸盐测序)都是基于重亚硫酸盐转化的甲基化测序技术,但有重要区别:
覆盖范围不同:WGBS覆盖全基因组所有C位点,是真正的全基因组甲基化检测;RRBS通过酶切富集CpG岛和启动子区域,仅覆盖基因组的约10-15%,主要集中在CpG密集区域。
成本差异:RRBS数据量小,成本显著低于WGBS,适合大样本量的研究。
适用场景:WGBS适合需要全面甲基组信息、关注基因间区和增强子等远端调控区域、或研究非CpG甲基化的项目;RRBS适合关注启动子和CpG岛区域、大样本队列的研究,在成本有限时是性价比较高的选择。
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