甲基化测序，作为基因组学研究的重要工具，已经在生物医学领域发挥着越来越重要的作用。它通过检测DNA甲基化状态，揭示了基因表达调控的奥秘。为了帮助广大科研工作者和生物信息学爱好者轻松入门甲基化测序技术，本课程将详细介绍甲基化测序的核心原理、操作流程以及实战技巧。
课程概述
1. 课程目标
- 理解甲基化测序的基本原理和生物学意义。
- 掌握甲基化测序数据预处理、质控、比对、差异分析等关键技术。
- 通过实战练习，提高实际操作能力和问题解决能力。
2. 课程内容
- 甲基化测序技术概述
- 甲基化检测原理与实验设计
- 甲基化测序数据预处理与质控
- 甲基化测序比对与注释
- 甲基化差异分析
- 甲基化测序数据可视化
- 甲基化测序应用案例解析
3. 课程特色
- 理论与实践相结合，注重实战操作。
- 邀请业内专家授课，分享最新研究进展。
- 提供丰富的实验数据和案例，帮助学员快速上手。
- 互动式教学，解答学员在实际操作中遇到的问题。
第一部分：甲基化测序技术概述
1.1 甲基化测序的定义
甲基化测序是一种高通量测序技术，用于检测DNA分子上的甲基化状态。甲基化是指DNA分子上的胞嘧啶（C）碱基被甲基化酶甲基化，形成5-甲基胞嘧啶（5-mC）。
1.2 甲基化测序的应用
甲基化测序在基因组学、表观遗传学、肿瘤研究等领域具有广泛的应用，如：
- 研究基因表达调控机制
- 筛查肿瘤标志物
- 研究环境因素对基因表达的影响
第二部分：甲基化检测原理与实验设计
2.1 甲基化检测原理
甲基化测序主要通过以下步骤实现：
- DNA提取与修饰：提取含有目标基因的DNA，并进行甲基化修饰。
- PCR扩增：对修饰后的DNA进行PCR扩增，增加目标序列的拷贝数。
- 高通量测序：对扩增后的DNA进行高通量测序。
2.2 实验设计
在进行甲基化测序实验时，需要注意以下事项：
- 选择合适的测序平台和测序深度。
- 设计合理的实验对照，如未甲基化的DNA样本。
- 控制实验条件，如温度、pH值等。
第三部分：甲基化测序数据预处理与质控
3.1 数据预处理
甲基化测序数据预处理主要包括以下步骤：
- 去除接头序列：去除测序过程中引入的接头序列。
- 质量控制：对原始数据进行质量控制，去除低质量序列。
- 分割 reads：将原始序列分割成单个 reads。
3.2 质控指标
在进行数据预处理时，需要关注以下质控指标：
- GC含量
- 基质质量
- reads 长度
第四部分：甲基化测序比对与注释
4.1 比对
甲基化测序数据比对是将测序得到的 reads 与参考基因组进行比对，确定 reads 在基因组上的位置。
4.2 注释
比对后的数据需要进行注释，包括：
- 确定 reads 在基因组上的位置
- 判断 reads 是否与基因重叠
- 标记 reads 的甲基化状态
第五部分：甲基化差异分析
5.1 差异分析方法
甲基化差异分析主要包括以下方法：
- 基于统计的方法：如 Wilcoxon 秩和检验、t 检验等。
- 基于机器学习的方法：如支持向量机、随机森林等。
5.2 差异分析结果解读
对差异分析结果进行解读，包括：
- 确定差异基因
- 分析差异基因的功能
- 探讨差异基因的生物学意义
第六部分：甲基化测序数据可视化
6.1 数据可视化方法
甲基化测序数据可视化主要包括以下方法：
- 热图
- 箱线图
- 散点图
6.2 可视化结果解读
对可视化结果进行解读，包括：
- 分析基因在不同样本中的甲基化水平
- 发现基因甲基化与生物学现象之间的关系
第七部分：甲基化测序应用案例解析
7.1 案例一：肿瘤研究
解析甲基化测序在肿瘤研究中的应用，如：
- 筛查肿瘤标志物
- 分析肿瘤的遗传背景
7.2 案例二：表观遗传学
解析甲基化测序在表观遗传学中的应用，如：
- 研究基因表达调控机制
- 分析环境因素对基因表达的影响
通过本课程的学习，学员将能够掌握甲基化测序的核心技术，并在实际工作中运用所学知识解决相关问题。祝您学习愉快！