Scientific Application Note · NGS

從珍貴樣本到可解讀的定序資料Watchmaker Genomics DNA 與 RNA Library Prep 的文獻應用

當樣本來自腫瘤、染色質免疫沉澱(ChIP)或支氣管肺泡灌洗液(BAL),建庫不只是流程中的一個步驟。輸入量、片段完整性、核糖體 RNA 比例與擴增策略,都會改變最終能回答的生物問題。

10 ngMNase-seq 文獻輸入
100 ngPCR-free tumor WGS
200 ngBAL total RNA
Application note|文獻中的使用可證明方法可行性,不等同於產品優於其他試劑。實驗條件仍須依樣本品質與研究終點驗證。

Experimental question

Library prep 真正決定的是「哪些分子能被看見」

01

低輸入 DNA:少量分子的損失與重複擴增,會放大為 coverage 與 variant calling 的差異。

02

臨床 RNA:rRNA、globin RNA 與降解程度會競爭有限的 sequencing reads。

03

深度定序:PCR duplicate、GC bias 與片段分布可能使名義深度不等於有效資訊量。

Published research

四篇高影響力期刊中的實際使用

證據層級:exact-product use
下列資訊來自論文 Methods。它支持特定樣本與流程中的實際使用,不構成跨產品效能比較。

Nature

Mitochondrial metabolism and epigenetic crosstalk drive SASP

研究以 H3K27ac 與 H3 ChIP-seq 追蹤老化細胞中粒線體代謝、acetyl-CoA 與發炎基因染色質狀態的連結。

產品DNA Library Prep Kit
7K0103
樣本ChIP DNA
定序Element AVITI
2 × 76 bp

方法意義:提供 chromatin-derived DNA 進入 ChIP-seq 建庫的直接案例;CUT&RUN/CUT&Tag 屬合理延伸方向,仍須另行最佳化。

閱讀原始論文 ↗
Nature Medicine

Mechanisms of antigen escape from BCMA- or GPRC5D-targeted immunotherapies in multiple myeloma

以 bulk 與 single-cell WGS、copy-number analysis 解析多發性骨髓瘤在標靶免疫治療後的抗原逃脫機制。

產品DNA Library Prep
with Fragmentation
輸入100 ng DNA
設計PCR-free WGS
>100× tumor

方法意義:該 City of Hope 樣本以 Agilent Bravo 建庫並於 NovaSeq 6000 定序;報告的 >100× tumor 與 >40× normal 為此研究條件,不是 kit 的普遍保證。

閱讀原始論文 ↗
Nature Immunology

Airway immune signatures of protection and disease progression in recent human tuberculosis household contacts

研究以臨床 BAL 樣本描繪結核病接觸者的呼吸道免疫特徵,並比較感染控制與疾病進展相關訊號。

產品RNA Library Prep
+ Polaris
輸入200 ng
BAL total RNA
定序NovaSeq X
2 × 100 bp

方法意義:這是人類 BAL cell pellet 的 whole-transcriptome 應用。多數樣本 RIN 7.4–9.9,另有一例 RIN 4.1;不能將單篇使用直接外推到所有 degraded RNA。

閱讀原始論文 ↗
Nature Communications

Positional interpretation of cis-regulatory code and nucleosome organization with deep learning models

以 MNase-seq 與可解釋深度學習模型研究酵母 cis-regulatory sequence 與核小體定位之間的關係。

產品DNA Library Prep Kit
7K0102-096
輸入10 ng purified DNA
定序AVITI
2 × 75 bp

方法意義:提供 10 ng mononucleosome-sized DNA 的直接建庫案例。這個數據點描述該 MNase-seq workflow,並非所有低輸入樣本的預期表現。

閱讀原始論文 ↗

Manufacturer information

原廠規格

產品原廠輸入範圍主要流程/定位品號(代表規格)使用限制
DNA Library Prep Kit
fragmented dsDNA
500 pg–1 µg由已片段化 DNA 建立 Illumina-compatible library;官方列出 cfDNA、ChIP-seq、WGS/WES 與 targeted sequencing 等應用。7K0101 / 7K0102 / 7K0103 系列Research Use Only;輸入範圍不等於各樣本型別的保證產量。
DNA Library Prep Kit with Fragmentation
integrated Frag / ER / A-tailing
1–500 ng DNA單管酵素片段化、end repair 與 A-tailing;可選 PCR-free 或含 amplification 的組合。7K0013 / 7K0022 / 7K0019 系列Research Use Only;片段分布受 DNA 品質、來源與反應條件影響。
RNA Library Prep Kit with Polaris® Depletion
stranded whole transcriptome
1 ng–1 µg total RNArRNA depletion;human workflow 可含 globin depletion。原廠規格為 under 4.5 hours,並設有 FFPE 處理步驟。7BK0002-024 / -096 / -384Research Use Only;globin depletion 為 human-specific,樣本品質與物種需配合相應 probe set。
規格怎麼讀:輸入範圍表示原廠定義的操作窗口,不代表每個輸入量、樣本型別與研究終點都能得到相同 library complexity。對 FFPE、cfDNA、ChIP DNA 或低品質 RNA,應用前應以代表性樣本做小型 pilot,並預先設定 QC 與停止條件。

建庫後的總濃度也不能單獨代表資訊量。若少數分子被大量擴增,library yield 可能很高,但 unique molecule 數、覆蓋均一性與低頻變異偵測能力仍可能不足。實驗室應把濃度、片段分布、duplicate rate、mapping、GC bias 與研究專屬指標放在同一份 QC 報告中判讀,並用相同批次的陽性、陰性與輸入對照確認流程是否穩定。

Workflow 01 + 02

兩條建庫路徑,對應兩種資訊瓶頸

DNA workflow 關注分子轉換與 amplification bias;RNA workflow 先移除高豐度但非目標的 RNA,再保留 stranded whole-transcriptome 資訊。

DNA Library Prep

DNA → SEQUENCEABLE LIBRARY
STEP 01

樣本與 QC

gDNA、FFPE DNA、cfDNA、ChIP/MNase DNA;確認濃度、純度、完整性與片段狀態。

STEP 02

Fragmentation

with Fragmentation kit 進行酵素片段化;已片段化 DNA 則進入標準 DNA Library Prep。

STEP 03

End repair + A-tailing

建立適合 adapter ligation 的末端;反應效率會影響可轉換分子數。

STEP 04

Adapter ligation

連接 adapter/UDI;依研究設計選擇 PCR-free 或後續 amplification。

STEP 05

Sequencing + QC

WGS、targeted sequencing、ChIP-seq、MNase-seq;檢查 duplicate、insert size、GC 與 coverage。

文獻對應:100 ng tumor DNA PCR-free WGS;ChIP DNA;10 ng MNase-derived DNA。平台與 read length 依研究設計選擇。

RNA Library Prep with Polaris® Depletion

RNA → INFORMATIVE TRANSCRIPTOME
STEP 01

Total RNA + QC

BAL、blood、FFPE 或其他研究樣本;RIN/DV200、濃度、物種與樣本歷史需一併記錄。

STEP 02

Polaris depletion

以對應 probe workflow 降低 rRNA;human blood-related workflow 可處理 globin transcripts。

STEP 03

Fragment + prime

依 RNA 品質調整條件。已高度降解的 RNA 不應套用完整 RNA 的預設片段化假設。

STEP 04

cDNA + ligation

reverse transcription、second-strand synthesis 與 adapter ligation,建立 stranded library。

STEP 05

Amplify + sequence

whole-transcriptome sequencing;評估 rRNA rate、gene detection、duplication、strandedness 與 coverage。

去除高豐度 RNA 的目的,是重新分配 reads,而不是讓每個低豐度 transcript 都必然被偵測;偵測能力仍受起始分子數與 sequencing depth 影響。

Application matrix

從研究問題反推建庫選擇

先定義要保留的分子資訊,再選 chemistry。表格中的「建議路徑」是產品定位,不取代樣本適用性與 pilot validation。

研究問題建議路徑關鍵 QC/控制
Tumor/matched-normal WGSDNA Prep with Fragmentation;DNA 足量時評估 PCR-freeinput integrity、coverage uniformity、duplicate、tumor purity
cfDNA/fragmentomicsDNA Library Prep Kit(fragmented DNA)片段峰、adapter dimer、unique molecules、陰性控制
ChIP-seq/MNase-seqDNA Library Prep Kitinput control、FRiP/signal-to-noise、replicate concordance
BAL/blood host-response RNA-seqRNA Prep + Polaris DepletionRIN/DV200、rRNA rate、cell-composition covariates、batch
FFPE whole-transcriptomeRNA Prep + Polaris Depletion;使用 FFPE 對應條件DV200、fragmentation setting、gene-body coverage、no-template control
Alternative splicing/fusion discoveryRNA Prep + Polaris Depletioninsert size、junction reads、depth、orthogonal validation

High-impact publication matrix

NatureChIP-seq · ChIP DNA
Nature MedicinePCR-free WGS · 100 ng DNA
Nature ImmunologyBulk RNA-seq · 200 ng BAL RNA
Nature CommunicationsMNase-seq · 10 ng DNA

矩陣呈現「曾被使用」的條件。不同物種、保存方式、萃取方法、input quality 與 analysis pipeline 都可能改變結果。

Product positioning

Watchmaker 的研究定位

DNA TRACK

Cancer genomics × low-input epigenomics

DNA 產品線同時涵蓋已片段化 DNA 與整合片段化流程。公開論文已呈現 tumor PCR-free WGS、ChIP-seq 與 10 ng MNase-seq;各案例的輸入、平台與 QC 門檻不同。

WGSPCR-freecfDNAChIP-seqMNase-seqAutomation-ready
RNA TRACK

Clinical samples × whole transcriptome

Polaris 將 depletion 與 stranded RNA library construction 串成一條流程,重點在 rRNA/特定 human workflow 的 globin 處理與臨床相關樣本。BAL 文獻提供直接使用案例。

BALBloodFFPEHost responseSplicinglncRNA
科學邊界:原廠性能資料、peer-reviewed Methods 使用案例與第三方 head-to-head comparison 是三種不同證據。本文的四篇核心研究屬「exact-product use」;它們說明 workflow 曾在特定研究中使用,不能單獨支持「最佳」、「優於所有競品」或臨床診斷效能的結論。

Reproducibility checklist

送樣與 pilot 前,請先固定六組變因

樣本歷史

來源、保存時間、凍融次數、萃取方法、FFPE 年限與 pre-analytical handling。

操作者變因

移液器、混合方式、bead handling、磁力架時間與批次間操作差異。

試劑狀態

lot、效期、解凍與冰上時間、mixing、ethanol 新鮮度及 adapter/index 配置。

儀器設定

thermocycler、fragmentation 條件、PCR cycles、sequencer、read length 與目標深度。

批次追溯

sample sheet、plate map、UDI、操作者、日期、automation script 與偏差紀錄。

QC endpoints

RIN/DV200、片段分布、yield、duplicate、mapping、GC、rRNA rate 與研究專屬指標。

References & source note

文獻與原廠資料

  1. Martini H, et al. Mitochondrial metabolism and epigenetic crosstalk drive SASP. Nature (2026).Methods:Watchmaker DNA Library Prep Kit(7K0103);H3K27ac/H3 ChIP-seq;Element AVITI。
  2. Lee H, Ahn S, Maity R, et al. Mechanisms of antigen escape from BCMA- or GPRC5D-targeted immunotherapies in multiple myeloma. Nature Medicine 29, 2295–2306 (2023).Methods:100 ng DNA;Watchmaker DNA Library Prep with Fragmentation;PCR-free WGS。
  3. Airway immune signatures of protection and disease progression in recent human tuberculosis household contacts. Nature Immunology 27, 1577–1589 (2026).Methods:200 ng BAL total RNA;RNA Library Prep Kit with Polaris ribosomal RNA depletion。
  4. McAnany CE, Weilert M, Mehta G, et al. Positional interpretation of cis-regulatory code and nucleosome organization with deep learning models. Nature Communications 17, 8326 (2026).Methods:10 ng purified DNA;Watchmaker DNA Library Prep Kit(7K0102-096);MNase-seq。
  5. Watchmaker Genomics — DNA Library Prep Kits.產品定位、應用、輸入範圍與品號。存取日期:2026-09-16。
  6. Watchmaker Genomics — DNA Library Prep Kit with Fragmentation User Guide.整合 fragmentation、end repair、A-tailing 與 1–500 ng input 規格。存取日期:2026-09-16。
  7. Watchmaker Genomics — RNA Library Prep with Polaris® Depletion.產品內容、1 ng–1 µg input、保存條件、品號與 Research Use Only 限制。存取日期:2026-09-16。
資料聲明:規格以原廠目前公開頁面與 user guide 為依據,版本更新可能改變內容。研究用途限定(Research Use Only),不可用於診斷程序。實際採購、物種 probe compatibility、automation script 與最新 protocol 請於實驗前確認。

Plan your pilot

用代表性樣本,先回答最關鍵的建庫風險

若您正在規劃 tumor WGS、ChIP/MNase-seq、BAL/blood RNA-seq 或 FFPE whole-transcriptome,灃德技術團隊可依樣本品質、輸入量、平台與分析終點協助整理 pilot 條件與 QC 清單。