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在次世代定序（NGS）中，根據每個 DNA 片段的定序方式，可以分為兩種主要模式：單端定序（Single-End, SE）與雙端定序（Paired-End, PE）。以下詳細說明兩者的差異與應用情境。

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一、定序方式說明

單端定序（Single-End, SE）

• 只對 DNA 片段的一端進行定序

• 每個片段對應一筆讀段（read）資料

• FASTQ 檔案為單一檔案（如 sample.fastq.gz）

雙端定序（Paired-End, PE）

• 同時對 DNA 片段的兩端進行定序，產生一對 reads：Read 1 與 Read 2

• 兩端定序方向相反（forward/reverse），通常可涵蓋整個 DNA 片段

• FASTQ 通常為兩個配對檔案（如 sample_R1.fastq.gz 與 sample_R2.fastq.gz）

• 當 read pair 在定序後對齊至參考基因組時，能夠根據兩端的相對位置和距離（insert size）來增加定位準確度

• 可幫助：

  • 偵測結構變異（如插入、缺失、轉位）

  • 精準辨識重複序列區域（例如基因家族）

  • 改善短序列對齊的可信度

  • 輔助基因組組裝（de novo assembly）

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二、比較表

項目	單端定序（SE）	雙端定序（PE）
定序方向	一端	兩端（方向相反）
檔案數量	1 個 FASTQ	2 個 FASTQ（Read1 / Read2）
資訊量	較少	較多
對齊準確度	較低	較高，有助於解決重複區域與結構變異
插入片段長度資訊	無法估算	可根據兩端距離估算 insert size
適用情境	表現量分析、快速掃描	基因組重組、變異分析、結構變異偵測等

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三、選擇依據

• 若資源有限、研究需求較簡單（如 RNA 表現分析）：可選擇單端定序

• 若需高準確性或探討結構資訊（如變異偵測、組裝）：建議選擇雙端定序

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Paired-End 定序提供更高的準確性與資訊量，是目前主流的定序策略之一。雖然其成本與資料處理較為複雜，但其在研究基因組結構與功能上的貢獻非常顯著，尤其適用於複雜樣本分析與臨床應用場景。