DNA甲基化标记检测方法及其法医学应用

DNA甲基化是重要的表观遗传修饰,主要在转录水平上调控基因的表达。DNA甲基化在人类基因组中含量丰富、分布广泛;甲基化谱有时空特异性、细胞特异性和亲源特异性。新近研究表明DNA甲基化在组织体液鉴定、同卵双生子鉴定、年龄推断、性别推断和亲子鉴定等方面具有一定的应用价值,有望成为一种新的法医学遗传标记。本文就DNA甲基化检测方法的研究进展及法医学应用进行综述,以期为法医学实践提供参考。     

DNA甲基化在法医学中的应用前景及其检测方法新进展

DNA甲基化是一种重要的表观遗传标记。新近的一些研究表明,DNA甲基化在二联体亲权鉴定、同卵双生子法医学个体甄别等案例中可能具有一定的应用前景,可作为STR或SNP等经典遗传标记的有益补充。目前基于甲基化敏感的限制性核酸内切酶、重亚硫酸盐转化以及甲基化CpG结合蛋白等原理已建立了一系列的DNA甲基化检测方法。甲基化敏感的单核苷酸引物延伸、实时荧光PCR、甲基化特异性PCR、甲基化特异性多重连接反应依赖性探针扩增、光纤微珠芯片等位点特异性DNA甲基化检测方法都可用于已知CpG位点甲基化状态的检测并可能在法医学实验室具有一定的应用前景;AIMS、HELP、COMPARE-MS等通过对基因组范围内的DNA甲基化扫描分析,可发现具有潜在法医学应用价值的DNA甲基化位点。     

DNA甲基化年龄推断及其在法医学中的应用展望

随着DNA甲基化检测技术的发展,年龄相关甲基化修饰位点的研究发现了更多跨组织的年龄特异性位点,这使得个体年龄推断的灵敏度和准确性都有了提高。此外,各种统计模型的建立,也为不同来源组织的年龄推断提供了新的方向。本文从检测技术、年龄相关胞嘧啶鸟嘌呤二核苷酸位点和模型的选择等方面,对近年来DNA甲基化位点年龄推断的相关研究进行综述。     

DNA甲基化在组织/体液来源鉴定中的研究进展

对可疑生物样本的组织/体液进行来源鉴别是重建犯罪现场、推断犯罪性质等侦查活动中极为重要的一环。对表观遗传学理论的研究证明运用基因组中存在的组织特异性DNA甲基化差异位点(t DMRs)可以对组织/体液进行来源鉴别。本文旨在通过对近年来DNA甲基化在法医学领域用于鉴定人体组织/体液来源方面的研究成果进行阐述,试图用所得到的信息来分析DNA甲基化作为一种组织/体液鉴定遗传学标记的可能性、优劣点及其应用价值和发展前景,以期能为法医工作者的相关研究及实践提供参考。     

Alu家族在法医DNA分析中的应用

Alu家族是灵长类特有的短散在重复序列,在人类基因组内含量丰富,分布广泛,甲基化程度高,有种属特异性和插入变异,为法医DNA分析面临的许多问题提供了潜在的解决途径。目前,Alu元件在法医DNA分析中的应用包括:DNA定量、种属鉴定、种族鉴定、性别鉴定、个体识别和亲子鉴定,以及全基因组扩增等。本文总结各种基于Alu元件的法医DNA分析技术的原理和特点,探讨Alu元件的法医学研究和应用前景,供相关学者参考。     

DNA甲基化在法医DNA分析中的应用

表观遗传学在生命的发生、发展过程中起着十分重要的作用。DNA甲基化作为表观遗传的一个重要方面,不仅参与多种基因的表达调控,与机体的发育、肿瘤发生等密切相关,而且具有可遗传性、相对稳定性、亲缘特异性、基因组中含量丰富等特点,已证实适用于法医DNA分析。本文对近年来DNA甲基化在印迹基因、同卵双生子鉴定、年龄、性别推断方面的研究与应用进行回顾与综述,以期为在法医学及相关领域中应用提供参考。     

1对同卵双生新生儿DNA甲基化谱差异分析

目的 探索1对同卵双生新生儿之间DNA甲基化谱的差异.方法 应用甲基化免疫共沉淀结合高通量测序法对1对同卵双生新生儿的DNA甲基化谱进行检测,分析基因组DNA甲基化特点及其之间的差异,筛选适用于法医学分析的甲基化位点.结果 两样本各获得7300万原始测序序列(raw reads)数据,与人类基因组参考序列比对,各得到4800万和5000万唯一比对reads,其中大部分分布在重复区域,且在Alu序列分布最为广泛.两样本DNA甲基化富集区域(peak)各检测到257 362条和197 272条,基因组覆盖率分别为6.53％和5.29％,分布在基因组不同区域,以中间内含子区含量最多.分析两样本甲基化差异区域得到2205条差异的甲基化序列,其中595条位于基因区域,1610条位于基因间区,从中筛选出113条序列,用于进一步深入研究其法医学应用价值.结论 本研究初步证实了DNA甲基化用于同卵双生子鉴定的可行性,为筛选同卵双生子DNA甲基化差异位点提供了基础数据.     

外周血DNA甲基化谱与吸烟的关系

目的通过比较吸烟与不吸烟个体外周血DNA甲基化谱的差异,评估DNA甲基化在区分吸烟与不吸烟人群中的应用价值。方法根据下载于NIH的GEO公共数据库的人类全基因组DNA甲基化数据,运用Student’s T检验和聚类分析的方法评估外周血特定CpG位点DNA甲基化程度在吸烟与不吸烟人群中的差异。结果特定Cp G位点上,非吸烟人群与吸烟人群的DNA甲基化有显著区别。结论检测人外周血的甲基化情况可以区分吸烟和非吸烟人群。     

ARMS-PCR技术检测法医学体液样本DNA甲基化方案

目的 案件现场遗留的体液等生物检材对案件性质的判定以及犯罪现场的重建具有重要意义。本研究旨在确定ARMS-PCR技术能否用于DNA甲基化位点的检测，评估候选的DNA甲基化标记物是否具有体液特异性，以便于解决目前体液鉴定复杂、成本高、混合样本识别困难等问题。方法 利用ARMS技术设计DNA甲基化特异性引物，构建复合扩增体系，通过毛细管电泳进行分型检测。结果 本研究利用ARMS技术以及毛细管电泳构建了包含22个甲基化位点的复合扩增体系，进一步检测并识别出了100例单一体液样本。结论 该方法可实现甲基化位点的检测，是一种快速、低成本的检测方式，候选位点具有体液特异性。     

DNA甲基化推断人类年龄的研究进展

在法庭科学实践中,年龄是重要的个体信息,是刻画嫌疑人特征首先要考虑的指标之一。近年来,DNA甲基化因其出色的准确性和稳定性成为年龄推断的研究热点。在DNA甲基化位点的特异性、跨组织年龄推断、未成年人的DNA甲基化年龄推断、年龄推断的灵敏度和法医学实际应用等方面均取得了新进展。同时,一些研究建立了更精确的统计建模方法、消除不同检测平台的差异、找寻模型中合适的位点数量、分析了环境和疾病的影响,本文对此进行综述以提供参考。     

DNA甲基化及其与个体年龄相关性研究

近年来表观遗传学研究发现,基因组DNA甲基化总体水平随年龄增加而降低,同时部分位点的甲基化水平却随年龄增加而升高。本文重点介绍了DNA甲基化与年龄的相关性及其在年龄推断方面的研究进展,旨在为法医学个体年龄推断的研究提供一种新的思路。     

表观遗传学在法医学应用探讨

表观遗传学指没有DNA序列变化的、可遗传的基因表达改变。主要包括DNA甲基化、X染色体剂量补偿、组蛋白修饰、基因组印记、表观基因组学和人类表观基因组计划等方面的内容。在法医实际检案中常遇到一些特殊问题,如妊娠期胎儿父权的认定,单亲鉴定中亲代必需等位基因的确定,同卵双生子的区分,微量组织来源的鉴定等。本文对表观遗传学的基本内容和在法医学中的应用进行综述,以期为相关研究及实践提供参考。     

Screening and identification of tissue-specific methylation for body fluid identification

Identification of body fluid stains can bring important information to crime case. Recent research in epigenome indicates that tissue-specific differentially methylated regions (tDMRs) show different DNA methylation profiles according to the type of cell or tissue, which makes it possible to identify body fluid based on analysis of DNA. This study screened and identified tDMRs from genome for forensic purpose. DNA samples from blood, saliva, semen, and vaginal fluid were analyzed by methylation sensitive represent difference analysis and Sequenom Massarray^® quantitative analysis of methylation. Six blood-specific tDMRs were obtained. Two tDMRs display blood-specific hypomethylation, and four tDMRs show blood-specific hypermethylation. These tDMRs may discriminate blood stain from other body fluids. The result indicated that tDMRs could become potential DNA markers for body fluid identification.     

Study on the application of parent-of-origin specific DNA methylation markers to forensic genetics

In paternity test, especially in motherless cases, the allele inherited from father (obligatory gene, OG) often cannot be determined. The paternity exclusion probability (PE) of a genetic marker is reduced considerably. Therefore, it is necessary to develop a new technique, by which the parental origin of alleles can be determined without genealogical analysis. In this paper, we explored the possibility of using parent-of-origin specific DNA methylation markers to determine the parental origin of alleles, choosing the imprinted single nucleotide polymorphism (SNP) locus rs220028 (A/G) as a model system. We typed the SNP by mutagenically separated PCR (MS-PCR). The frequencies of alleles were A = 0.5085, G = 0.4915; the unbiased heterozygosity was 0.5020. In order to discriminate between the maternal allele and paternal allele, post-digestion MS-PCR, a novel PCR based methylation analysis and SNP typing technique was developed and performed on 18 heterozygous children, and the methylated maternal allele was detected specifically. As a pilot study on the use of epigenetic markers in forensic genetics, our results demonstrated the feasibility of using parent-of-origin specific DNA methylation markers to determine the parental origin of alleles.     

A novel multiplex assay system based on 10 methylation markers for forensic identification of body fluids

Identifying the source of body fluids found at a crime scene is an essential forensic step. Some methods based on DNA methylation played significant role in body fluids identification. Since DNA methylation is related to multiple factors, such as race, age, and diseases, it is necessary to know the methylation profile of a given population. In this study, we tested 19 body fluid-specific methylation markers in a Chinese Han population. A novel multiplex assay system based on the selected markers with smaller variation in methylation and stronger tissue-specific methylation were developed for the identification of body fluids. The multiplex assay were tested in 265 body fluid samples. A random forest model was established to predict the tissue source based on the methylation data of the 10 markers. The multiplex assay was evaluated by testing the sensitivity, the mixtures, and old samples. For the result, the novel multiplex assay based on 10 selected methylation markers presented good methylation profiles in all tested samples. The random forest model worked extremely well in predicting the source of body fluids, with an accuracy of 100% and 97.5% in training data and test data, respectively. The multiplex assay could accurately predict the tissue source from 0.5 ng genomic DNA, six-months-old samples and distinguish the minor component from a mixture of two components. Our results indicated that the methylation multiplex assay and the random forest model could provide a convenient tool for forensic practitioners in body fluid identification.     

中国DNA数据库建设应用技术现状及发展趋势

中国的法庭科学DNA数据库建设历经10年,在应用中取得了显著成果.随着DNA分析技术的进步,DNA数据库更加完善,DNA信息作用更加突显.本文综述了中国DNA数据库的规划与建设,DNA数据库建设中的应用技术,以及DNA数据库建设应用技术发展趋势,为完善DNA数据库建设提供借鉴.     

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.