透過全基因組關聯分析 (genome-wide association study, GWAS)，研究人員可以從大量基因變異中找出與目標性狀相關的候選 SNP (candidate SNP)。然而要將 GWAS 研究發現轉換為具有實際應用價值的分子標誌 (molecular marker)，還需要透過分析其在不同品種、產地等獨立樣本群，以及不同樣本規模下的表現，確認候選 SNP 與目標性狀之間的關聯是否具有穩定性與再現性。因此 GWAS 分析完成後，研究人員要面臨的重要課題就是如何快速完成大量樣本的 SNP 驗證，以推動後續的遺傳研究、性狀改良及分子標誌輔助選育 (marker-assisted selection, MAS) [1]。
PACE® 如何加速 GWAS 後的 SNP 驗證？
次世代定序 (NGS) 等定序技術在標誌發掘階段雖然表現強大，但用於後續大規模驗證時往往成本偏高、資料量龐大且分析耗時 [1]。PACE® (PCR Allele Competitive Extension) 正是為銜接這個缺口而生的高通量基因分型 (genotyping) 技術，兼具高精準度、高再現性、彈性擴展通量等優勢。使用 PACE® 時，每個新的 SNP/Indel 變異位點都不需要客製化專屬螢光探針，僅需設計一組不帶螢光標記的引子 (unlabeled primers)，即可直接搭配通用型螢光偵測系統 (master mix) 進行基因分型反應，因此能顯著加速驗證效率、大幅降低檢測成本，特別適合已知 SNP 與 Indel 變異位點的高通量分析。目前全球已有超過 600 家機構採用 PACE® 技術，包含 LongPing High-Tech、Deutsche Saatveredelung (DSV)、Hy-Line、Cornell AgriTech、Julius Kühn-Institut、North Carolina State University 等國際知名業者及學術單位。
✨ 案例分享｜動物基因體研究：PACE® 協助解析雞免疫相關基因
全球知名蛋雞育種公司 Hy-Line International 與美國及波蘭研究團隊合作，透過 GWAS 分析鎖定與雞 D 血型系統相關的基因體區域，再結合定序資訊與候選基因 SNP panel，進一步確認 CD99 基因座變異與雞隻免疫具有關聯。接著研究團隊利用 PACE® 針對 CD99 開發了一種包含 7 個 SNP 位點與 1 個 Indel 位點的基因型組合檢測平台，並鑑定出 11 種獨特的 CD99 單倍型 (haplotype)，可用於後續雞隻健康與性狀研究。此案例顯示，PACE® 能協助研究人員將 GWAS 分析後的候選基因座，快速轉換為具備高解析度的常規基因型檢測工具，加速家禽育種、畜產試驗、動物疾病與免疫相關研究 [2]。
除了 GWAS 外，QTL-seq 等基因體分析策略亦需要針對大量候選 SNP 與 Indel 進行後續驗證。以下與您分享 PACE® 協助驗證 QTL-seq 分析結果的真實研究案例：
✨ 案例分享｜植物育種研究：PACE® 加速西瓜抗病性分子標誌驗證
抗病育種是作物改良的重要方向，而建立可靠的分子標誌，更是推動分子標誌輔助選育 (MAS) 的關鍵。美國西維吉尼亞州立大學 Umesh K. Reddy 研究團隊透過 QTL-seq 鎖定與西瓜蔓枯病 (gummy stem blight) 抗性相關的基因區域及候選 SNP 與 Indel 後，設計了 24 個 PACE® assays 進行驗證。其中有 11 個 assays 產生具資訊性的基因分型結果，且有 8 個變異位點表現出特別強的區分能力，能夠清楚地區分抗性和易感基因型。統計分析證實，PACE® 檢測方法鑑定的基因型分組 (genotype groups) 與疾病嚴重程度有顯著相關（p < 0.001），證明了其在分子標誌輔助選育中的價值 [3]。
讓 PACE® 成為您研究專案的助力
無論是育種、作物改良或遺傳學研究，PACE® 都能協助研究人員加速驗證基因體分析鎖定的 SNP/Indel 候選變異，縮短從研究發現到實際應用的距離。此外，若研究人員手上已有 KASP™、Amplifluor® assay primers，也能直接沿用並搭配 PACE® 預混液進行反應，不需重新設計引子，方便整合進現有實驗流程。3CR Bioscience 原廠亦提供免費的 PACE® assay 設計服務，協助研究人員快速將候選 SNP/Indel 轉換為可執行的基因分型 assay。如果您有興趣了解如何將 PACE® 技術運用在您的研究專案中，歡迎與我們聯繫。我們將依照您的研究需求與設備資源，提供最適合的產品建議與最新活動訊息。
延伸閱讀：
資料來源：
- 3CR Bioscience Blog: Convert GWAS Discoveries into Robust Molecular Markers with PACE®
- 3CR Bioscience Blog: Investigating chicken immune responses with PACE genotyping for improved animal health and sustainability
- 3CR Bioscience Blog: New research highlights the power of PACE® genotyping in identifying disease resistance in watermelon