通过切割后的无牙髓牙齿中的DNA甲基化程度进行年龄估计

《International Journal of Legal Medicine》：Age estimation from DNA methylation in sectioned pulp-free teeth

摘要

单个的、破碎的以及没有牙髓的牙齿在法医年龄估计方面是具有挑战性的样本，特别是在传统的形态学指标不可用或受到损坏的情况下。DNA甲基化提供了一种用于年龄预测的分子方法，可能对降解的牙科样本也有一定作用。在本研究中，我们使用切割后去除了牙髓的牙齿作为模拟的法医样本，建立了并评估了基于甲基化的年龄预测模型。我们优先选择了10个先前报道过的与年龄相关的CpG位点，这些位点已在骨骼组织和牙科组织中得到验证，并最终利用9个与实际年龄显著相关的CpG位点构建了基于甲基化的年龄预测模型（样本量n=128）。在构建模型之前，我们分析了牙齿类型和性别的影响。根据基于ANOVA的交互作用分析，牙齿类型和性别均未显著改变甲基化与年龄之间的关系，对应的P值分别为0.340和0.468。此外，添加按牙齿类型或性别进行的甲基化交互项也未显著降低预测误差，相应的P值分别为0.210和0.156。年龄估计模型采用了偏最小二乘回归、岭回归、弹性网回归以及带有径向基函数核的支持向量回归（SVR-RBF）等方法，通过对参数进行十折交叉验证来优化超参数，以防止过拟合并确保模型的稳定性和泛化能力。岭回归在模型的拟合效果和泛化能力之间取得了最佳平衡，测试集的R2值为0.749，平均绝对误差（MAE）为6.112年。对保留牙髓和去除牙髓的牙齿进行配对分析后发现，两组的整体预测误差没有显著差异，但cg22507023位点在两组之间存在显著差异。通过对12名随机选取的个体中不同位置的牙齿进行补充验证，确认了个体内部CpG甲基化水平和预测年龄之间没有差异。总体而言，这项研究表明，DNA甲基化分析可以为去除牙髓的牙齿的法医年龄估计提供有用的分子证据，并支持不按牙齿类型或性别进行分层的统一建模方法。