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在法医遗传学领域,RNA 能否用于法医调查遗传谱系(FIGG)尚不明确。研究人员对全血转录组测序并结合基因型推算开展研究。结果表明,该方法可推断远亲关系,且错误率低。这拓展了转录组在法医遗传学中的应用。
在法医遗传学的舞台上,RNA 曾被认为是 “不稳定分子”,长期游离于主流应用之外。传统观念里,RNA 易降解,似乎难以在法医样本分析中发挥关键作用。但随着研究深入,RNA 展现出独特优势:它在样本中拷贝数高,能反映基因表达水平,还携带着大量单核苷酸多态性(SNP)信息。在一些特殊样本,如毛发、陈旧血迹中,DNA 含量低难以分析,RNA 却有可能成为破案的关键。此前,转录组测序虽能提供 SNP 覆盖,但用于推断远亲关系的可行性未知。于是,为填补这一空白,来自丹麦的研究人员开启了一项意义非凡的研究。
这项研究成果发表在《Forensic Science International: Genetics》上,其结论犹如一颗重磅炸弹,在法医遗传学领域激起千层浪。研究表明,转录组衍生的基因型结合推算基因型,足以推断从全同胞到第三代堂表亲的家族关系。这一成果不仅拓展了转录组在法医遗传学中的应用边界,更为后续研究指明了方向,有望革新法医遗传分析手段,让更多悬案真相大白。
研究人员开展研究时,主要运用了以下关键技术方法:首先,从 41 名志愿者采集全血样本,提取 RNA 并进行质量检测。接着,对 RNA 进行测序,同时提取 DNA 进行 SNP 基因分型。之后,对测序数据进行生物信息分析,包括将测序数据转换为 fastq 文件、过滤 reads、比对到参考基因组、识别和标记重复读段等操作。最后,进行基因型检测、推算以及模拟和关系推断。
下面来看看具体的研究结果:
- RNA 完整性:从全血中提取的 RNA 浓度平均为 25.8 ng/μL ,质量上乘,DV200 分数达 96 - 99% ,RIN 分数为 7.5 - 9.6。这表明所提取的 RNA 适合后续实验,为研究的顺利开展奠定了基础。
- 基因型检测质量参数:研究人员通过比较 RNA 和 DNA - 基于 Omni5 - 4 阵列的基因型,确定了合适的质量参数阈值。当最小读长深度为 10,最小 ΔGL 为 10 时,平均有 95,803 个基因型可与 Omni5 - 4 阵列结果比较。此外,合并生物重复样本后,SNP 数量大幅增加,且选择基因型概率阈值≥0.99 可确保低错误率。
- 关系推断:评估不同 MAF 阈值对关系推断的影响后发现,MAF 阈值为 0.05 时,能实现最高程度的正确分类。基于转录组衍生的 SNP,可可靠地分类从全同胞到第三代堂表亲的家族关系,其性能与完整的 FIGG SNP 集相近。不过,研究也存在一定局限性,如样本未涵盖法医污渍的多样性,转录组因细胞和组织类型而异,可能影响关系推断,后续还需进一步测试。
- 基因分型错误:通过与 Omni5 - 4 阵列的 DNA - 基于基因型比较,识别出基因分型错误。虽然 RNA - 基于基因型的错误率在 1.5 - 2.3% ,但只有极少数错误(<0.06%)可能影响 IBD 段长度和关系推断。并且,错误的分布方式对关系分类有影响,随机分布错误比特定分布错误对关系推断的影响更大。
研究结论和讨论部分意义重大。该研究首次证明转录组可作为法医调查遗传谱系的有力工具,转录组测序结合基因型推算,为家族关系推断提供了足够的 SNP 覆盖。同时,质量阈值有效降低了基因分型错误,使剩余错误对关系推断的影响微乎其微。这一成果为法医遗传学开辟了新方向,未来研究可聚焦于不同来源样本的转录组,如骨骼、组织、精液等,进一步挖掘 RNA 在 FIGG 中的潜力,让转录组在法医领域发挥更大的价值,助力更多复杂案件的侦破。