DNA甲基化在法醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用前景及其檢測(cè)方法的研究進(jìn)展

DNA甲基化在法醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用前景及其檢測(cè)方法的研究進(jìn)展

Summary：DNA甲基化檢測(cè)法在法醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用前景廣闊，主要涉及到親權(quán)鑒定的工作，在特殊案例中DNA甲基化檢測(cè)法的應(yīng)用具有一定價(jià)值，尤其可以解決同卵雙生的鑒定問題，為法醫(yī)學(xué)的個(gè)體甄別提供新思路，同時(shí)還能借助甲基化狀態(tài)與SNP“二等位基因”類似性的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)法醫(yī)學(xué)多態(tài)性標(biāo)記目的，給法醫(yī)學(xué)的發(fā)展帶來更多新的機(jī)遇。為了充分發(fā)揮DNA甲基化在法醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用價(jià)值和優(yōu)勢(shì)，下文分析和研究DNA甲基化在法醫(yī)學(xué)中的檢測(cè)方法，提出幾點(diǎn)檢測(cè)方面的建議，旨在為法醫(yī)學(xué)中DNA甲基化檢測(cè)法的合理應(yīng)用與長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展提供幫助。Keys：DNA甲基化；法醫(yī)學(xué)；應(yīng)用前景；檢測(cè)方法；研究進(jìn)展DNA甲基化屬于表現(xiàn)遺傳學(xué)中的一部分，是研究DNA不變的狀況下，基因表達(dá)出現(xiàn)可遺傳變化的一門遺傳學(xué)分支學(xué)科，和印記基因形成、基因沉默等存在直接的聯(lián)系，并且DNA甲基化也屬于表現(xiàn)遺傳學(xué)中較為主要的遺傳修飾形式，主要指的就是在DNA甲基轉(zhuǎn)移酶的作用之下，將S-腺苷甲硫氨酸當(dāng)做是甲基供體，將甲基添加到上面，最終出現(xiàn)5-甲基胞嘧啶。通常情況下認(rèn)為，DNA甲基化在基因方面的表達(dá)具有抑制性特點(diǎn)，可以應(yīng)用在法醫(yī)學(xué)的基因鑒定中，有著一定的應(yīng)用價(jià)值和優(yōu)勢(shì)。1DNA甲基化在法醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用前景陳雨專家在研究中發(fā)現(xiàn)，利用印記基因中的甲基化差異區(qū)域能夠?yàn)榉ㄡt(yī)學(xué)中的二聯(lián)體親權(quán)鑒定提供明確親本來源等位基因的重要證據(jù)，針對(duì)印記基因之內(nèi)的SNP或者是可變數(shù)目串聯(lián)重復(fù)序列親本印記等位基因，在相關(guān)的二聯(lián)體親權(quán)鑒定還有某些較為特殊的案件中，能夠?qū)崿F(xiàn)探索性的應(yīng)用目的，可以將DNA甲基化在相關(guān)案例中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)凸顯出來[1]。例如：目前在甄別部分同卵雙生個(gè)體案件的過程中還存在一些難題，而在研究中可以發(fā)現(xiàn)，DNA甲基化的差異性，很有可能就是導(dǎo)致遺傳物質(zhì)抑制的同卵雙生體現(xiàn)出差異性的主要原因，在同卵雙生子相互之間，DNA甲基化甚至還存在位點(diǎn)之間甲基化程度的差異性，可以為法醫(yī)學(xué)鑒定工作的實(shí)施和開展提供更多幫助。除此之外，專家聶燕釵,俞麗娟,管樺等研究在法醫(yī)學(xué)中應(yīng)用DNA甲基化，還可以利用標(biāo)記的形式，準(zhǔn)確鑒定孕婦外周血之內(nèi)胎兒的DNA，能夠在生產(chǎn)之前就可以提供非入侵類型的親權(quán)鑒定證據(jù)[2]?？梢娫诜ㄡt(yī)學(xué)的領(lǐng)域中，DNA甲基化有著廣闊的應(yīng)用前景，應(yīng)該予以一定的重視。1.1同卵雙胞胎的鑒定據(jù)調(diào)查，目前我國同卵雙胞胎的發(fā)生率約為0.3%，法醫(yī)學(xué)鑒定中的案例也很多，而同卵雙胞胎在DNA的序列方面處于完全一致的狀態(tài)，使用常規(guī)檢測(cè)技術(shù)很難區(qū)分，采用DNA甲基化檢測(cè)法，就可以通過檢測(cè)同卵雙胞胎DNA序列之內(nèi)的表觀遺傳學(xué)差異實(shí)現(xiàn)法醫(yī)學(xué)鑒定的目的。從表觀遺傳學(xué)的角度來講，同卵雙胞胎鑒定期間，DNA甲基化在一定程度上可以將環(huán)境對(duì)基因組所產(chǎn)生的影響表現(xiàn)出來，也就說明，就算是同卵雙胞胎，受到飲食習(xí)慣、生活習(xí)慣和其他外部環(huán)境因素的影響，DNA甲基化也會(huì)出現(xiàn)一定的差異。1.2年齡的鑒定近年來在分子生物學(xué)發(fā)展的過程中，法醫(yī)學(xué)中年齡鑒定也開始發(fā)展到分子水平，可以通過DNA損傷累積鑒定方式、晚期糖基化末終產(chǎn)物鑒定方式等推斷年齡，但是，此類方法在應(yīng)用期間存在一定的誤差。而孟航專家研究DNA甲基化發(fā)現(xiàn)，其有著隨著年齡變化而改變的特點(diǎn)，主要的原因就是人體在生長(zhǎng)期間，累積DNA甲基化發(fā)生改變、基因組之內(nèi)的特定位點(diǎn)也會(huì)在基因表達(dá)的過程中改變甲基化的形態(tài)[3]。所以，在人類年齡增長(zhǎng)之后，DNA甲基化也會(huì)發(fā)生改變，法醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中就可以應(yīng)用DNA甲基化的形式鑒定年齡。1.3組織體液來源的鑒定法醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中針對(duì)組織體液來源進(jìn)行鑒定，能夠更加準(zhǔn)確將犯罪現(xiàn)場(chǎng)刻畫出來，使得犯罪過程重組，為案件偵破提供更多證據(jù)，找到破案的線索。目前在組織體液來源鑒定的工作中，主要采用形態(tài)學(xué)檢測(cè)法、DNA甲基化檢測(cè)法，通常情況下，形態(tài)學(xué)檢測(cè)法在應(yīng)用期間很容易受到檢測(cè)原材料的限制，不能確保檢測(cè)的準(zhǔn)確性與科學(xué)性，而DNA甲基化檢測(cè)法在應(yīng)用期間，可以通過分析基因表達(dá)差異性的形式檢測(cè)組織體液之間的差異，不僅可以確保組織體液來源鑒定的準(zhǔn)確性與便利性，還能為破案工作的實(shí)施提供更多幫助。上述分析可以發(fā)現(xiàn)，DNA甲基化在法醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用前景廣闊，不僅可以應(yīng)用在年齡鑒定和同卵雙胞胎的鑒定工作中，還能為犯罪現(xiàn)場(chǎng)的法醫(yī)學(xué)檢測(cè)提供組織體液來源的準(zhǔn)確鑒定依據(jù)。2DNA甲基化的檢測(cè)方法分析2.1修飾沒有甲基化的胞嘧啶在采用DNA甲基化針對(duì)還沒有甲基化的胞嘧啶修飾過程中，可以將表現(xiàn)遺傳學(xué)信息的差異轉(zhuǎn)變成為DNA序列差異，例如：可以使用重亞硫酸鹽材料針對(duì)DNA處理，然后將沒有甲基化的胞嘧啶C全面轉(zhuǎn)變成為尿嘧啶U，其中已經(jīng)發(fā)生甲基化的胞嘧啶，就不會(huì)再有所轉(zhuǎn)變。在之后的PCR變化中，尿嘧啶U還會(huì)被轉(zhuǎn)變成胸腺嘧啶T，在經(jīng)過轉(zhuǎn)變以后，片段一般情況下能夠通過一代測(cè)序技術(shù)處理，用來針對(duì)特定片段中的DNA甲基化進(jìn)行檢測(cè)[4]。在此期間，此類方式還能夠應(yīng)用在全基因組甲基化的檢測(cè)工作中，其中主要為：①可以實(shí)現(xiàn)甲基化芯片陣列的檢測(cè)目的。此類檢測(cè)方式在應(yīng)用的過程中，就是在芯片陣列上面設(shè)置可以識(shí)別甲基化還有非甲基化的探針，將其中的探針和已經(jīng)采用重亞硝酸鹽轉(zhuǎn)變以后的DNA片段擴(kuò)增相互結(jié)合，這樣可以做到甲基化位點(diǎn)的檢測(cè)[5-9]。②能夠?qū)崿F(xiàn)全基因組亞硝酸氫鹽序列的檢測(cè)目的。具體的檢測(cè)過程中，要求做好文庫制備工作還有測(cè)序工作，將其中的基因組打斷，使其成為片段，在末端區(qū)域加A修飾以后，和甲基化連接頭之間相互連接，之后篩選片段的大小，使用重亞硝酸鹽進(jìn)行轉(zhuǎn)化處理，最后可以按照具體狀況通過PCR擴(kuò)增、測(cè)序[10]。2.2SMS直接檢測(cè)法對(duì)于SMS技術(shù)而言，又被稱作是第三代測(cè)序技術(shù)，在檢測(cè)的過程中不需要PCR的擴(kuò)增處理，能夠單獨(dú)測(cè)序每一條DNA分子，在此類檢測(cè)方法應(yīng)用期間，主要包括SMRT技術(shù)（單分子合成測(cè)序技術(shù)）、納米孔測(cè)序技術(shù)等等，可以按照具體的狀況使用各種檢測(cè)方法。①SMRT技術(shù)。此類技術(shù)在應(yīng)用的過程中，主要是通過零模波導(dǎo)芯片合成測(cè)序技術(shù)開展工作。通常情況下，的孔徑要比激光波長(zhǎng)小很多，所以激光不能直接在小孔中穿過，主要是利用衍射形式形成熒光信號(hào)檢測(cè)區(qū)，在這個(gè)區(qū)域之內(nèi)錨定DNA聚合酶[11]。在開展測(cè)序工作期間，可以將準(zhǔn)確配對(duì)的堿基設(shè)置在區(qū)域之內(nèi)，停留幾十毫秒以后，激光就會(huì)激發(fā)堿基磷酸基團(tuán)中的標(biāo)記熒光分子，然后發(fā)出相應(yīng)的熒光信號(hào)，最后獲取到其中的序列信息。在采用SMRT技術(shù)的過程中，分析其中的熒光信號(hào)特征可以發(fā)現(xiàn)，不僅會(huì)涉及到顏色與波長(zhǎng)，還需要了解熒光信號(hào)之間的持續(xù)時(shí)間和每個(gè)信號(hào)的間隔情況，屬于DNA合成動(dòng)力學(xué)中的重要信息[12]。②納米孔測(cè)序技術(shù)。此類技術(shù)是將電信號(hào)測(cè)序的原理當(dāng)做是基礎(chǔ)，在應(yīng)用的過程中，DNA分子經(jīng)過與核酸外切酶相互結(jié)合的納米孔，經(jīng)過通道的堿基成分就會(huì)被剪切，出現(xiàn)阻斷現(xiàn)象，形成阻斷電流，可以按照阻斷電流的情況準(zhǔn)確反映出堿基種類，最后獲取到DNA序列信息[13]。從實(shí)際情況來講，SMS技術(shù)在應(yīng)用的過程中，能夠?yàn)镈NA甲基化的檢測(cè)提供更多新的機(jī)遇，但是，DNA甲基化具有多態(tài)性的特征，在使用相關(guān)技術(shù)檢測(cè)期間，可能會(huì)出現(xiàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)的問題，有著低、中、高甲基化的現(xiàn)象，與此同時(shí)也可能會(huì)受到技術(shù)本身額影響出現(xiàn)通量錯(cuò)誤的現(xiàn)象，而納米空側(cè)技術(shù)在應(yīng)用期間，無法重復(fù)測(cè)序處理，當(dāng)前還沒有應(yīng)用在法醫(yī)學(xué)的領(lǐng)域中。要想確保法醫(yī)學(xué)中能夠合理采用DNA甲基化檢測(cè)法，就必須要強(qiáng)化SMS技術(shù)的研究力度，在先進(jìn)技術(shù)的支持下促使各方面工作的高效化實(shí)施。3結(jié)論綜上所述，DNA甲基化在法醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用前景廣闊，不僅可以鑒定同卵雙胞胎，還能準(zhǔn)確推斷年齡，檢測(cè)組織體液來源，為案件的偵查提供準(zhǔn)確證據(jù)。因此在未來的工作中，應(yīng)該重視DNA甲基化檢測(cè)法的應(yīng)用，積極使用先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)，改善當(dāng)前的檢測(cè)現(xiàn)狀，充分發(fā)揮DNA甲基化在法醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的積極作用和優(yōu)勢(shì)。Reference：[1]陳雨.DNA甲基化及其法醫(yī)學(xué)應(yīng)用[J].生物技術(shù)世界,2016,.15(03):303-303.[2]聶燕釵,俞麗娟,管樺,等.DNA甲基化檢測(cè)方法及其法醫(yī)學(xué)應(yīng)用研究進(jìn)展[J].法醫(yī)學(xué)雜志,2017，22(3)122-134.[3]孟航.基于DNA甲基化推斷年齡的研究進(jìn)展[J].法醫(yī)學(xué)雜志,2019,35(5):537-544.[4]余謹(jǐn).母胎間差異DNA甲基化標(biāo)記的篩選與鑒定[D].2016，34（33）77-98.[5]佚名.基于甲基化的年齡推斷模型構(gòu)建與效能評(píng)估[J].法醫(yī)學(xué)雜志,2019,35(01):179-188.[6]張先進(jìn).體液鑒定技術(shù)的法醫(yī)學(xué)應(yīng)用研究進(jìn)展[J].公民與法:檢察版,2016，23（34）133-137.[7]林昱至.以DNA甲基化鑑定刑事檢體體液類別之研究[J].中興大學(xué)生物科技學(xué)研究所學(xué)位論文,2017，34（56）177-189.[8]鄒凱南,桂程,曹禹,等.人體生物性物質(zhì)來源鑒定及法醫(yī)學(xué)應(yīng)用研究進(jìn)展[J].法醫(yī)學(xué)雜志,2016,32(3):204-210.[9]馬溫華,莫曉婷,楊帆,等.DNATyper~(TM)21試劑盒的法醫(yī)學(xué)驗(yàn)證[J].中國法醫(yī)學(xué)雜志,2020，25（44）155-177.[10]包云,盛翔,張家碩,等.SiFaSTRTM23plexDNA身份鑒定系統(tǒng)在華東漢族人群中的法醫(yī)學(xué)應(yīng)用[J].法醫(yī)學(xué)雜志,2018,34(2):120-125.