3.WGS.md

全基因體定序（WGS）是一種以高通量定序技術完整讀取個體整個基因體 DNA 的方法，適用於人類、動物、植物及微生物等各類生物的基因體研究。WGS 能偵測各類型變異，包括單核苷酸變異（SNP）、插入缺失（INDEL）、結構變異（SV）及拷貝數變異（CNV），是精準醫療、演化生物學與疾病研究中的關鍵工具。

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一、WGS 實驗流程

1. 樣本採集與 DNA 萃取：從血液、組織、細胞或環境樣本中萃取高品質 DNA。

2. DNA 片段化與文庫建構：利用酵素或超音波將基因體打碎成片段，並加上接頭（adapter）以供定序使用。

3. 定序平台執行：常使用 Illumina（短讀長）、PacBio 或 Oxford Nanopore（長讀長）平台進行高通量定序。

4. 資料輸出：產生原始 FASTQ 檔案供下游分析使用。

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二、WGS 資料分析流程

分析步驟	說明	常用工具
品質檢查	評估讀段品質，檢查污染與 GC 含量	FastQC、MultiQC
去接頭與修剪	移除 adapter 與低品質鹼基	Trimmomatic、fastp
對齊	將 reads 對齊至參考基因組	BWA-MEM、Bowtie2、Minimap2
重複標記與排序	標記 PCR 重複並排序 BAM 檔案	Samtools、Picard
變異呼叫	偵測 SNP、INDEL、CNV、SV 等變異	GATK、FreeBayes、DELLY、CNVnator
註解與過濾	將變異與臨床資料庫比對並註解其意義	ANNOVAR、VEP、ClinVar

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三、WGS 應用領域

• 罕見疾病與家族性遺傳疾病分析

• 癌症體染色體變異與突變探索

• 微生物基因體鑑定與抗藥性分析

• 動植物品系改良與基因定位研究

• 族群基因體學與演化歷史重建

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四、WGS 優勢與限制

優勢：

• 覆蓋全基因體，無偏差性，變異偵測全面

• 適用各種變異類型（SNP、INDEL、CNV、SV）

• 適用於有參考基因體與 de novo 組裝

限制：

• 資料量大，需高效能儲存與運算設備

• 成本較高，特別是在高覆蓋率需求下

• 資料解釋困難，需仰賴臨床與功能性註解

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WGS 是目前基因體學研究中解析力最高的定序方式，適合用於研究複雜遺傳背景與全面性變異偵測，在精準醫療與轉譯研究中扮演日益關鍵的角色。