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甲基化检测方法及其法医学应用研究进展

DNA甲基化是表观遗传标记的重要组成部分,参与基因表达的调控,在生物发育、衰老以及肿瘤学等领域受到广泛关注。由于具有相对稳定性、可遗传、含量丰富、随龄变化等特点,在法医学领域,DNA甲基化可以作为DNA序列相关经典遗传标记的有效补充,用于年龄推断、组织体液来源检测、同卵双生子的鉴定等。DNA甲基化的检测方法主要有基于甲基化敏感限制性内切酶、重亚硫酸盐转化以及甲基化CpG结合蛋白等原理而建立的一系列方法,近年研究表明,第三代测序技术也可用于DNA甲基化检测。本文就DNA甲基化检测方法及在法医学领域的应用研究进行回顾与综述,以期为法医学实践提供参考。     

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。     

DNA甲基化与年龄推断

年龄推断是法医学研究的重要内容。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。通过检测DNA甲基化水平,构建与之相关的年龄变化模型,可用于推断个体年龄。本文对DNA甲基化与个体年龄的相关性、适用于法医学领域的检测方法及其在法医学年龄推断方面的应用前景进行综述,希望能为相关研究和应用提供参考。     

DNA甲基化与个体年龄的相关性研究进展

年龄推断在法医实践中占有重要的地位。分子生物学的巨大进展使得人们借助于生物学标记推断个体年龄成为可能。作为表观遗传学重要组成部分的DNA甲基化,在机体生长、发育、衰老的过程中存在着动态变化过程,通过检测DNA甲基化改变,有望构建与之相关的年龄变化模式,用以推断个体年龄。本文着重介绍DNA甲基化水平的改变与个体年龄的相关性及其在判断个体年龄方面的前景。     

DNA甲基化与个体年龄的相关性研究进展

年龄推断在法医实践中占有重要的地位。分子生物学的巨大进展使得人们借助于生物学标记推断个体年龄成为可能。作为表观遗传学重要组成部分的DNA甲基化，在机体生长、发育、衰老的过程中存在着动态变化过程．通过检测DNA甲基化改变，有望构建与之相关的年龄变化模式，用以推断个体年龄。本文着重介绍DNA甲基化水平的改变与个体年龄的相关性及其在判断个体年龄方面的前景。     

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.     

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。     

DNA甲基化标记法医学应用探讨

CpG的胞嘧啶在DNA复制后多数被甲基化,5-甲基胞嘧啶的分布是贮存表遗传信息的主要形式。近年来研究表明,DNA甲基化标记具有信息含量丰富、相对稳定、检测和结果处理方便、可与SNP联合分析等优点,是一种新的强有力的遗传分析工具。基因组的甲基化差异可用甲基化敏感性限制酶、重亚硫酸盐转化、Maxam-Gilbert裂解等技术来分析。人类基因组甲基化谱有时空特异性、亲源特异性、病理特异性等特征,在法医亲子鉴定、个人识别等方面有潜在应用价值。     

Age Estimation Based on DNA Methylation Using Blood Samples From Deceased Individuals

Age estimation using DNA methylation levels has been widely investigated in recent years because of its potential application in forensic genetics. The main aim of this study was to develop an age predictor model (APM) for blood samples of deceased individuals based in five age-correlated genes. Fifty-one samples were analyzed through the bisulfite polymerase chain reaction (PCR) sequencing method for DNA methylation evaluation in genes ELOVL2, FHL2, EDARADD, PDE4C, and C1orf132. Linear regression was used to analyze relationships between methylation levels and age. The model using the highest age-correlated CpG from each locus revealed a correlation coefficient of 0.888, explaining 76.3% of age variation, with a mean absolute deviation from the chronological age (MAD) of 6.08 years. The model was validated in an independent test set of 19 samples producing a MAD of 8.84 years. The developed APM seems to be informative and could have potential application in forensic analysis.     

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。     

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。     

人类反转座核元件甲基化研究进展

人类反转座核元件LINE-1序列和Alu序列甲基化水平的变化与多种疾病的发生、发展有密切的联系,因此是相关疾病,尤其肿瘤和癌症预测、诊断、治疗及预后的新标记。近年来,二者在法医学方面的研究也逐渐展开,主要集中在同卵双生子的鉴别、年龄的鉴定、组织的鉴定等方面,有望成为法医DNA分析领域新一代的遗传标记。本文综述LINE-1序列和Alu序列甲基化在医学、法医学等领域的研究进展,希望能为相关研究和应用提供参考。     

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.     

A New Robust Epigenetic Model for Forensic Age Prediction

Forensic DNA phenotyping refers to an emerging field of forensic sciences aimed at the prediction of externally visible characteristics of unknown sample donors directly from biological materials. The aging process significantly affects most of the above characteristics making the development of a reliable method of age prediction very important. Today, the so-called “epigenetic clocks” represent the most accurate models for age prediction. Since they are technically not achievable in a typical forensic laboratory, forensic DNA technology has triggered efforts toward the simplification of these models. The present study aimed to build an epigenetic clock using a set of methylation markers of five different genes in a sample of the Italian population of different ages covering the whole span of adult life. In a sample of 330 subjects, 42 selected markers were analyzed with a machine learning approach for building a prediction model for age prediction. A ridge linear regression model including eight of the proposed markers was identified as the best performing model across a plethora of candidates. This model was tested on an independent sample of 83 subjects providing a median error of 4.5 years. In the present study, an epigenetic model for age prediction was validated in a sample of the Italian population. However, its applicability to advanced ages still represents the main limitation in forensic caseworks.