表观遗传学及其在同卵双生子研究中的新进展

表观遗传学是指不改变DNA序列的可遗传的基因表达改变.是多细胞真核生物的重要生物学现象.DNA甲基化、基因组印记、组蛋白乙酰化、组蛋白甲基化、染色质重塑、假基因和小分子RNA等是表观遗传学的主要研究内容.同卵双生子(monozygotic twins,MZ)是由一个受精卵分裂发育而成的双胞胎,二者具有完全相同的基因组DNA序列.从经典遗传学的角度,使用短串联重复序列(short tandem repeat,sTR)和单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)等遗传标记均不能对其进行有效的个体甄别.因此,寻找新的遗传标记显得尤为重要,最新表观遗传学领域的研究成果表明.MZ个体间DNA甲基化差异显著,这为甄别MZ个体提供了新的策略.本文对表观遗传学的概念、研究内容及表观遗传学在MZ鉴别中的应用前景进行了综述.     

同卵双生子甄别策略探讨

同卵双生子(MZ)之间存在抗体库差异、甲基化修饰差异和基因突变体差异,甲基化修饰差异的比较可望成为甄别MZ的手段之一,抗体库差异和基因突变体差异比较的方法在甄别MZ方面亦有潜在价值.当前,对MZ的表现遗传以及基因突变等领域的研究还很有限,而抗体库技术的应用方法也有待探讨,因此MZ识别技术的应用前景和发展空间需要进一步摸索与完善.     

同卵双生子外周血DNA甲基化谱的差异

目的通过比较不同个体外周血DNA甲基化谱的差异,评估DNA甲基化在同卵双生子个体甄别中的应用价值。方法在知情同意基础上获得22对同卵双生子外周血样。抽提基因组DNA后进行重亚硫酸盐转化．采用Illuraina公司的人27k甲基化微珠芯片检测基因组27578个CpG位点的甲基化程度（启值）。依据常染色体CpG位点的序值,采用欧氏距离计算方法计算同卵双生子间以及同性男ll的无关个体间的表观遗传距离。比较同卵双生子对与无关个体对两组不同人群间的表观遗传距离差异。结果同卵双生子对人群以及无关个体对人群中的男性个体对与女性个体对的表观遗传距离差异均无统计学意义（P值分别为0．0695和0．4825）。同卵双生子对的表观遗传距离显著低于无关个体对人群（中位数：6．02νs7．20,P=0．0002）．但两组人群的表观遗传距离均显著大于4．00（P〈0．0001）。结论同卵双生子间的外周血DNA甲基化谱差异显著．DNA甲基化是进行同卵双生子个体甄别的有效生物学标记。     

外伤性癫痫灶组织的基因表达谱分析

目的比较外伤性和非外伤性癫痫灶组织的基因表达谱,探索外伤性癫痫的发病机制,为相关鉴定提供依据。方法收集外伤性和非外伤性癫痫灶组织样本各15例。分别提取总RNA,经逆转录标记不同的探针与人类cDNA表达谱芯片杂交,获得扫描图像,分析信号的强度和比值,对实验数据按照RNA微阵列分析法标准化,对差异表达基因进行聚类分析。结果两组样本中共有超过2 990条基因明显表达（表达超过背景2～5倍以上）。以30%样本中的表达调节水平大于1.5倍作为差异基因筛选标准,与非外伤性癫痫组比较,外伤性癫痫组样本中存在显著性表达差异的基因有192个,其中表达上调的有115个,表达下调的有77个。结论采用基因表达谱芯片技术可以有效地识别外伤性癫痫和非外伤性癫痫的差异表达基因,并可用于外伤性癫痫发病机制和分子分型的研究。     

同卵双生子外周血miRNA表达差异初步研究

目的探索同卵双生子外周血miRNA表达谱差异,筛选并验证可用于鉴别同卵双生子的miRNA。方法应用全基因组miRNA芯片检测同卵双生子外周血中的miRNA表达谱并进行表达差异分析,利用荧光定量PCR对表达丰度高并且存在差异的miRNA进行验证。结果同卵双生子外周血中检测得到509种miRNA,其中96种miRNA在外周血表达量较高并在同卵双生子中存在差异,并且荧光定量PCR结果与芯片结果一致。结论本研究初步证实了miRNA可作为同卵双生子鉴定的潜在标记,为开发同卵双生子鉴定新方法提供了思路。     

体液法医学鉴定miRNA检测方法的建立与应用

目的建立针对体液特异性miRNA的SYBR Green检测方法,用于体液鉴定,探究法医实践中体液鉴定新方法。方法根据文献选出6条miRNAs为靶点,以合成的标准miRNA作为模板进行体系构建,再对实际样本进行验证,检测6条miRNAs在外周血、月经血、唾液、精液中的相对表达量。结果 miRNAs205在不同体液间表达差异不明显;miRNAs451、miRNAs144可明显的区分血与非血;miRNAs214可鉴定月经血;miRNAs888、miRNAs891在精液中高表达。结论建立的针对miRNAs的SYBR Green检测方法合理有效,可用于法医实践中体液鉴定。     

RNA指标在死后人体皮肤组织中稳定性研究

目的探讨多种RNA指标的表达水平在死后人体皮肤组织中的稳定性。方法收集死亡时间(PMI)明确的人体皮肤组织样本10例,提取总RNA,运用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术检测ACTB、GAPDH、18S、miR-203、5S、1et-7a、RPS29、U6共计8个RNA指标的表达水平。geNorm软件评估各RNA指标表达水平的稳定性,挑选出稳定的内参指标并分析其表达水平与相关因素(年龄、性别、死因)的关系。结果人体皮肤组织中5S、U6和miR-203表达水平最为稳定,其平均表达量与年龄、性别、及死因无关(P0.05)。结论 5S、U6和miR-203可以作为qRT-PCR方法研究PMI的理想内参指标。     

骨骼肌circRNA在死亡时间推断中的初步筛选及验证研究

目的通过构建骨骼肌中环状RNA(circular RNA,circRNA)表达谱,筛选出人体骨骼肌中与死亡时间具有时序性变化的circRNAs,并对筛选出的circRNAs进行验证,进而探讨其相对表达量与死亡时间的相关性。方法芯片实验选取2例外界温度、湿度相对一致,已知死亡时间在24 h内的个体,分别于尸检即刻(12 h以内)、3、5、7、10 d各取50 g组织进行总RNA提取,并进行逆转录、探针标记、基因芯片检测等实验,初步得到circRNA表达谱;对筛选出的circRNAs在后续收集的18例检材中进行验证,对所得数据进行统计分析。结果骨骼肌组织中共检测出13156个circRNAs,但在10 d内整体呈下降趋势的circRNAs只有hsa_circ_0001727、hsa_circ_0001136、hsa_circ_0001871、hsa_circ_0005251、hsa_circ_0000284、hsa_circ_0000520、hsa_circ_00019717个。对所筛选出的7个circRNAs在18例检材中进行验证,发现只有hsa_circ_0001727、hsa_circ_0001136、hsa_circ_0001871、hsa_circ_0005251、hsa_circ_00002845个circRNAs随着死亡时间增加,其相对表达量显著下降,具有统计学意义(P<0.05)。而hsa_circ_0000520、hsa_circ_00019712个circRNAs的表达为阴性。结论circRNA是一种较为稳定的生物标记物,部分可用于死亡时间推断的研究。     

microRNAs及其法医学应用前景

microRNAs(miRNAs)是一类内源性的非编码小分子RNA,平均长度约22nt,广泛存在于各种真核细胞中,并参与调节细胞生长发育、分化、凋亡、衰老、疾病及肿瘤的发生等众多重要生命活动。基于其生物学功能,miRNAs可能在法医学体液来源鉴定、个体年龄推断、同卵双生子甄别等方面具有广阔的应用前景。     

大鼠急性肾缺血再灌注损伤早期的基因表达

目的研究急性肾缺血再灌注损伤早期的差异基因表达,探索其潜在的分子机制。方法通过单纯夹闭大鼠肾动脉制备肾缺血再灌注模型,进行基因表达芯片检测和生物信息学分析,筛选急性肾损伤早期的差异基因表达及其所涉及的细胞活动和信号通路。同时,通过构建差异表达基因的生物网络来寻找与急性肾损伤关系密切的分子,并进行荧光定量PCR验证。结果在检测出的151个差异表达基因中,132个基因显著上调,19个基因显著下调,GO与KEGG通路富集分析结果显示主要与细胞增殖、细胞因子介导的信号通路和免疫反应等有关。荧光定量PCR结果显示,与对照组相比,挑选出的3个与急性肾损伤高度相关的基因(ANXA1、PHLDA1、KLF6)在疾病早期具有显著的表达差异,上升倍数与芯片检测出的倍数基本一致。结论本研究揭示了急性肾损伤早期的差异基因表达特征以及所涉及的生物学过程和信号通路,其中ANXA1、PHLDA1、KLF6可能在急性肾损伤的发病机制中起到一定作用。     

MALDI-TOF-MS对DAI大鼠脑干蛋白质组学的分析

目的应用基质辅助激光解吸/电离-飞行时间质谱(matrix-assisted laser desorption/ionization timeof-flight mass spectrometry,MALDI-TOF-MS)技术建立弥漫性轴索损伤(diffuse axonal injury,DAI)诊断模型,筛选DAI相关蛋白或多肽,为寻找DAI的分子标志物提供理论基础。方法将15只雄性SD大鼠随机分为DAI组(n=10)和对照组(n=5),采用MALDI-TOF-MS技术对两组大鼠脑干组织的蛋白或多肽表达谱进行检测,运用Clin Pro Tools 2.2分析软件筛选出具有差异的分子峰,应用遗传算法建立诊断模型。结果筛选出有差异的分子峰61个(P0.05),其中DAI组有9个分子峰下调,52个分子峰上调。筛选出5个分子峰建立诊断模型,交叉验证的特异性为96.14%、敏感性为95.98%,盲法验证结果的特异性为73.33%、敏感性为70.00%。结论应用MALDI-TOF-MS技术不仅能够建立特异性和敏感性较高的DAI诊断模型,还可以筛选差异蛋白或多肽,为DAI的法医学鉴定奠定理论基础。     

闭合性脑损伤后血清和海马的蛋白质表达

目的 研究大鼠脑损伤后血清和海马中蛋白质表达的差异.方法 用雄性SD大鼠制造脑损伤模型,应用弱阳离子交换(WCX2)芯片和铜离子结合(IMAC-Cu)芯片结合表面增强激光解析电离飞行时间质谱技术,分析大鼠闭合性脑损伤后不同时间血清和海马中蛋白质表达谱的变化.结果 WCX2芯片在血清和海马样本中分别捕获436个和364个...     

应用iTRAQ-LC-MS/MS方法筛选大鼠DAI后脑组织差异表达蛋白质

目的应用相对和绝对定量同位素标记结合液相色谱-串联质谱法(isobaric tag for relative and absolute quantification-liquid chromatograph-mass spectrometer/mass spectrometer,iTRAQ-LC-MS/MS)筛选SD大鼠弥漫性轴索损伤(diffuse axonal injury,DAI)后脑组织差异表达的蛋白质,寻找诊断DAI的潜在生物标志物。方法参照Marmarou法建立DAI动物模型,分为空白对照组(n=4)、假打击组(n=4)和打击致死组(n=4),采用iTRAQ-LC-MS/MS技术对大鼠脑组织蛋白质进行检测,并对检测结果进行生物信息学分析及验证,筛选出差异表达的蛋白质。结果定量检测出2016种蛋白质,生物信息学分析显示其在细胞中分布广泛、功能多样,并且参与了多种生物过程,16种蛋白质在打击致死组具有差异表达,包括1种表达上调蛋白质和15种下调蛋白质;Western印迹法验证了iTRAQ-LC-MS/MS的结果。结论 iTRAQ-LC-MS/MS的检测技术筛选出大鼠DAI后脑组织中多个差异表达的蛋白质,不仅为深入探讨DAI后轴索损伤的发病机制提供了研究方向,也为DAI的诊断提供了潜在生物标志物。     

中国汉族人mtDNA控制区异质性遗传规律

目的探讨中国汉族人mtDNA控制区异质性分布情况和遗传规律。方法将人mtDNA控制区扩增成6个部分互相重叠的片段,利用已建立的DHPLC技术分析其异质性规律。结果对150例汉族无关个体的多种组织检测,发现异质性个体的发生率达34%(51/150);个体的组织mtDNA异质性检出率最高为脑(50/150)、心肌(48/150)、最低为骨骼(22/150);本组共发现mtDNA控制区异质性位点有36个;同一个体可有多个异质性位点,最多的不超过3个;未发现异质性发生率有性别差异;超过41岁的高年龄组的异质性发生率(27/59)高于低年龄组(24/91);同一个体在2年前后取的血样,异质性检测结果一致;同一母系不同成员的异质性位点相同,但异质性mtDNA的含量有差异。结论DHPLC检测mtDNA控制区异质性具有高分辩力;mtDNA控制区异质性在中国汉族人中广泛存在;上述结果可作为mtDNA控制区多态性作个人认定和亲权鉴定的指导性资料。     

常染色体STR遗传标记在同胞鉴定中的应用

目的 探讨常染色体STR遗传标记用于鉴定两个体同胞关系的可行性。方法 用Power Plex~(TM)16体系15个STR基因座检测150对同胞个体和150对无关个体,ITO法计算同胞关系指数(PI_(FS))与同胞关系概率(W_(FS)),并比较两组W_(FS)值及两个体间等位基因匹配情况的差异,对前者进行组间差异的x~2检验。结果 100对(66.67％)同胞个体的W_(FS)大于0.9995;无关个体W_(FS)均小于0.8,其中100对(66.67％)W_(FS)小于0.27。同胞个体两个体间等位基因全相同的基因座个数为1～10个不等,平均5.49个,无关个体0～5个不等,平均1.33个;等位基因全不同的基因座个数,同胞个体0～6个不等,平均1.66个,无关个体2～11个不等,平均6.57个;等位基因半相同的基因座个数,同胞个体3～13个不等,平均7.85个,而无关个体1～13个不等,平均7.11个。经x~2检验,同胞个体和无关个体间全相同和全不同的基因座数差异均有极显著意义(P<0.001),半相同的基因座数差异无显著意义(P>0.05)。结论 PowerPlex~(TM)16体系可用于鉴定同胞关系。当两个体全不同基因座个数大于或等于6个,或全相同基因座数为0时,提示为无关个体;当两个体全不同基因座个数小于或等于1个,或全相同基因座数大于或等于6个时,提示为同胞。     

实时RT-PCR常用内对照在死亡早期人心肌内的稳定性

目的探讨实时RT-PCR方法常用内对照表达水平在死亡早期人体心肌组织中的稳定性。方法选取10例具有一致的外界环境(平均存放温度25℃)、不同死亡时间(4.3～22.3 h)的个体,提取心肌组织的总RNA。选择6个常用内对照:β-actin、GAPDH、B2M、U6、18S rRNA、HSA-miR-1,通过实时RT-PCR检测其在心肌组织的表达水平。利用genormPLUS软件评估内对照在死亡早期表达水平的稳定性,挑选出最稳定的内对照并且分析其表达水平与相关因素(年龄、性别、死因)的关系。结果死亡早期心肌组织中U6表达水平最稳定,其表达量与年龄、性别及死因无关(P0.05)。结论 U6可以作为实时RT-PCR方法研究死亡时间与心肌组织中核酸降解之间规律的理想内对照。     

中国北方汉族群体DRD4基因3个位点遗传多态性

目的调查DRD4基因启动子区-1240L/S、-521C/T和第三外显子48bp VNTR 3个位点在中国北方汉族群体的遗传多态性分布,评价其法医学应用价值。方法收集中国北方汉族207例个体血液样本,提取模板DNA,采用聚合酶链反应和等位基因特异性扩增技术,对3个位点进行分型检测,应用Arlequin 3.5软件对分型数据进行统计分析。结果 3个位点分别检出2个(-1240L/S、-521C/T)和6个(48bp VNTR)等位基因,3种和9种基因型,经χ2检验,各位点基因频率分布均符合Hardy-Weinberg平衡(P0.05);DP值均超过0.5;3个位点共检出14种单倍型,其中8种为主要单倍型,DP值为0.940,PE值为0.804;-1240L/S位点与非洲及高加索人群间的差异具有统计学意义(P0.05),而与日本人群以及-521C/T位点与3种群体之间均无显著性差异(P0.05)。结论中国北方汉族人群DRD4基因3个位点多态性分布均较好,在法医学个体识别与亲子鉴定中具有一定的应用价值。     

血痕中PGM_1亚型的检出及酶谱的保存方法

本文报告用等电聚焦方法,采用拉丁方设计,对血痕保存的温度、布质及含量,以及血痕中 PGM_1亚型检出时间进行了研究。保存在0℃(6个月)、4℃(2个月)、18℃(1个月)及30℃(3周)的6μL 血痕,PGM_1亚型均可检出。血痕的总量对 PGM_1亚型的检出时间也有一定的影响。不同布质对血痕中 PGM_1亚型的检出时间,无明显差异。另外,利用聚脂膜具有亲水膜面的特点,将 PGM_1原始酶谱贴附在聚酯膜上,可长期保存酶谱。     

基于microRNA表达谱初步构建PLS-DA体液识别模型

针对外周血、唾液、精液、月经血、阴道分泌物这五种法医学常见的体液样本，采用二代测序（NGS）平台检测获得microRNA(miRNA)表达谱，使用偏最小二乘判别分析（PLS-DA）建立基于这五种体液的识别模型，并探讨PLS-DA在法医体液溯源中的应用价值。经优化小分子RNA文库制备过程，采用Ion Torrent S5 XL测序系统对前述法医学五种体液样本（每种10例）进行小RNA测序，以PLS-DA构建体液识别模型，评估不同数量miRNA标记组合下预测的准确性。本研究获得法医学常见五种体液样本的miRNA表达谱，外周血与月经血中表达量前10名的miRNAs有6个重叠；唾液和阴道分泌物中表达量前10名的miRNAs有4个重叠。基于全数据集、107个和11个miRNAs构建的体液来源识别模型的准确率分别为0.95、0.94、0.89。本研究通过NGS测序分析获得了五种体液样本的miRNA组（miRNome），利用PLS-DA初步构建了体液识别模型，对于应用miRNome进行体液识别的相关研究具有参考价值。     

中国汉族人群46个Y-STR基因座多态性与突变调查

目的调查分析46个Y-STR基因座在中国汉族人群中的遗传多态性与突变情况。方法收集中国汉族人群1 008名无关男性个体、1 124对父子共2 165份男性血样。采用Yfiler PlusTM、AGCU Y-24、GFS 24Y 3种复合扩增试剂盒进行46个Y-STR基因座分型,统计各基因座群体遗传学参数与突变情况。结果 1 008名中国汉族无关男性个体,共检出1 001种单倍型,其中994种仅出现1次,总体单倍型多样性值(HD)和识别能力(DC)分别为0.999 986和0.993 1。46个基因座共检出548个等位基因,基因多样性值(GD)在0.432 0~0.953 2之间,37个基因座GD值大于0.6。1 124对父子共检测出51 739次等位基因传递,193对父子41个基因座共观察到214次突变,平均突变率为4.1×10-3(95%CI 3.6~4.7×10-3)。其中一步突变209次(97.7%),两步突变5次(2.3%);175对仅1个基因座发生突变(90.7%)。结论本文46个Y-STR基因座中大多数在中国汉族人群中具有较高的遗传多态性,适合法医学应用,高突变率基因座在Y-STR数据库家系查询与父系鉴定应用中应予以关注。