甲基化测序（5mC）
DNA甲基化（DNA Methylation）是一种重要的表观遗传学修饰，在细胞分化、增殖、衰老等方面具有重要的调控作用。5-甲基胞嘧啶（5mC）是最重要的一种DNA甲基化修饰，广泛存在于植物、动物等真核生物基因组中，被称为“第五碱基”
全基因组甲基化（WGBS）
全基因组甲基化测序（Whole Genome Bisulfite Sequencing，WGBS）是通过 Bisulfite处理将基因组中未发生甲基化的C碱基进行转换，用以区分具有甲基化修饰的C碱基，并结合二代高通量测序技术判断CpG/CHG/CHH位点是否发生甲基化的一种方法。通过WGBS，可实现单碱基分辨率的甲基化位点精准、高效定位。
PacBio人全基因组甲基化
PacBio长读长测序可直接对DNA分子进行测序而不进行扩增，无需亚硫酸氢盐处理或其他特殊的文库构建方法，即可从单个文库中获得高度准确的碱基（荧光）和甲基化（动力学）信息。碱基序列信息和甲基化信息同时获取，一份数据即可同时用于SNP、InDel、SV、CNV、甲基化、基因组组装等研究应用，并可识别单倍型层面等位基因特异性甲基化。
应用方向
【医学领域】
- 表观遗传学：研究不同细胞类型、组织或发育阶段之间的DNA甲基化差异，帮助揭示表观遗传变化在生物学过程中的作用；
- 个体差异和种群遗传学：研究个体之间的DNA甲基化差异，有助于解析甲基化的遗传基础，以及它如何影响个体的健康和易感性；
- 疾病发生机制：比较正常和疾病状态下的DNA甲基化模式，挖掘与疾病发生和进展相关的甲基化变化，增进对疾病发生和发展过程的理解；
- 环境影响研究：外部环境因素（如营养、毒素、药物等）可以影响DNA甲基化，了解环境因素如何通过甲基化改变基因表达，从而影响个体的生理和疾病风险；
【农学领域】
- 植物生长调控：研究不同生长阶段或不同环境条件下植物组织的甲基化状态，揭示DNA甲基化对基因表达的影响，进而了解其在植物生长发育中的作用机制；
- 环境适应机制：研究植物在面对干旱、盐碱、病虫害等逆境时的甲基化模式变化，识别与抗逆相关的甲基化标记，从而为培育具有更强抗逆性的作物品种提供策略；
- 品质形成和改良：分析影响农产品品质的基因甲基化情况，如糖分、蛋白质含量、色泽等，探索如何通过甲基化修饰来优化作物的营养成分和口感；
- 进化研究：比较不同物种之间的DNA甲基化模式，揭示甲基化在进化中的角色，有助于理解甲基化在物种适应和多样性产生中的贡献；
案例解析
HiFi测序发现WGBS数据无法实现分型所以无法解释hyper-mCpG事件
PacBio HiFi甲基化分析助力罕见病诊断
甲基化可调节基因的表达和关闭，与癌症、衰老、老年痴呆等许多疾病密切相关，是表观遗传学的重要研究内容之一。本研究选取152个家族的276个罕见病样本生成HiFi数据集，以识别基因组中罕见的（~0.5%）多个甲基化CpG富集（hyper-mCpG）的事件。研究比较了WGBS（N = 1184）和HiFi-GS（N = 276）测得的CpG岛数据中共有的93个样本的相关性，显示两种方法之间有显著一致性，相关性为0.90。共识别出25,543个罕见的hyper-mCpG，其中81%是等位基因特异性的，并预计可能会导致调控元件的失活。每位患者平均有30～40个hyper-mCpG与罕见病基因重叠，基于hyper-mCpG的分析解析了更多罕见病关键基因中先前被忽视的基因中的重复扩增事件，使得更多的罕见病病例得以解释。研究表明，HiFi测序可直接检测罕见病患者基因组上的串联重复和甲基化，还进一步实现分型，有助于精准分析致病原因。
参考文献：Cheung WA, Johnson AF, Rowell WJ, et al. Direct haplotype-resolved 5-base HiFi sequencing for genome-wide profiling of hypermethylation outliers in a rare disease cohort. Nature Communications, 2023, 14(1): 3090.
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