《Epigenomes》：Forensic Epigenetics for Casework: A Systematic Scoping Review of DNA Methylation-Centred Applications and Validation Evidence
编辑推荐：
背景/目的：法医表观遗传学通过提供供体年龄和痕迹来源信息来补充DNA分型，但技术前景并不能确立案件工作的有效性。研究人员对相关应用及验证证据进行了系统梳理。方法：检索了Scopus、PubMed/MEDLINE和Web of Science数据库，检索截止日期
背景/目的：法医表观遗传学通过提供供体年龄和痕迹来源信息来补充DNA分型，但技术前景并不能确立案件工作的有效性。研究人员对相关应用及验证证据进行了系统梳理。方法：检索了Scopus、PubMed/MEDLINE和Web of Science数据库，检索截止日期为2026年6月15日。对经验性研究报告进行主导应用分类，并采用作者定义的C1–C5证据类别（非就绪度评分）进行归类。结果：在评估的596篇全文文献中，338篇进入证据图谱（322项经验性研究和16项背景性记录）。在纳入研究中，312/322（96.9%）属于C1–C3类别，10项属于C4类别，无任何研究满足C5类别关于在可索引、可检索文献中记录在案常规实施的定义。C4记录展示了先进的评估设计，可能揭示转化失败或未解决的偏倚，而非可接受的案件工作性能。年龄推断（177项研究）和体液/组织来源鉴定（92项）涵盖了全部C4证据。在272项可识别的甲基化工作流程中，化学转化占主导地位；23项研究为非甲基化研究，26项研究复用了已有甲基化数据而未进行新实验，1项研究的工作流程未明确。结论：已发表证据数量可观但异质性明显；内部性能不能替代独立验证、实验室间可重复性、校准的不确定性、实验室特定程序、受控报告和相称的治理。研究层面的计数不能量化经独立验证的不同方法所占比例，也不能证明不存在未被索引的操作性应用。
- 1.
引言
短串联重复序列（STR）分型支持DNA图谱的比较，并评估关于生物痕迹贡献者的命题，但其本身无法确定DNA的细胞来源、供体年龄、样本生物学历史或痕迹沉积的活动方式。法医表观遗传学因此作为传统STR分型的补充手段，为不同的调查性或证据性问题提供额外生物学信息。表观遗传学指不改变DNA序列而影响基因组功能的分子修饰，其中DNA甲基化在法医学研究中受到最多实践关注，因其可在基于DNA的工作流程中测量，并与组织身份、年龄、环境暴露及其他生物学状态相关联。与遗传性STR等位基因不同，甲基化模式可能随组织、年龄、环境、疾病、暴露和样本历史而变化，这种生物学变异性既是法医信息的来源，也是重要的验证负担。
文献现已覆盖多种不同应用。基于DNA甲基化的年龄推断已从CpG发现推进至靶向预测模型、外部验证和实验室间演练。体液和组织来源鉴定围绕组织特异性差异甲基化区域及靶向CpG检测发展。其他领域包括同卵双生子区分及暴露/生活方式推断。这些应用具有不同的法医角色：年龄推断及多数供体特征推断主要属调查性用途；体液或组织来源鉴定因涉及生物材料的性质，可能具有更直接的证据相关性。然而，鉴定体液并不能确立材料沉积的方式、时间或活动。表观遗传检测同样是对传统法医生物学的补充而非替代。STR与表观遗传方法共享核心验证要求，包括明确的预期用途、分析准确性和精密度、可重复性和再现性、灵敏度研究、低模板和降解材料评估、混合物研究、污染控制、阈值、实验室特定验证、实验室间或能力验证证据、质量保证和受控报告。已发表的开发性或协作性证据可支持实验室进行内部验证的决策，但不能替代该实验室特定过程。实际转化还取决于实验室环境：专业化表观遗传研究工作流程在限定条件下可能表现良好，而考虑常规使用的法医实验室必须以其自身人员、仪器、分析前程序、阈值、质量体系和报告规则证明性能。
表观遗传应用还需要针对推断本身有效性的证据。根据终点不同，这包括组织特异性、人群可转移性、模型校准、预测区间或分类不确定性、假阳性和假阴性行为、生物学和环境混杂因素，以及明确的报告限制。调查性使用、分析测量和评估性解释之间的区分因此尤为重要，特别是当概率性生物学结果可能用于法律程序时。在本综述中，"案件工作相关"指使用法医样本类型、条件、工作流程或解释性问题以服务于案件工作的研究，并不表示已确立的常规法医实践。常规法医实施被视为最高证据终点，与商业可用性、开发验证、协作演练、孤立案件应用、孤立实验室使用或非正式使用知识相区分。
- 2.
结果
2.1 研究选择与证据库构成
数据库检索共识别2212条记录。去除1557条重复或重叠记录后，剩余655条；标题/摘要筛选排除44条，611篇报告被索取，15篇未获取，596篇进行全文评估。其中338条记录纳入证据图谱：322项经验性原始研究和16项背景性记录。另有143篇全文报告保留在证据图谱之外用于背景、比较或引文追踪目的，115篇被排除或不符合资格。322项经验性原始研究被分配至五个互斥的主要应用领域：年龄推断177项（55.0%），体液/组织来源鉴定92项（28.6%），同卵双生子区分21项（6.5%），测序/平台/方法开发20项（6.2%），其他供体特征推断12项（3.7%）。DNA甲基化仍是主导分子层：288/322项经验性研究（89.4%）为DNA甲基化研究，12项（3.7%）为混合分子研究，22项（6.8%）为转录组/非编码RNA研究。
2.2 验证证据分布
采用最终操作规则后，322项经验性研究报告均被分配至其记录证据支持的最高类别。最终分布为：类别1 = 19（5.9%），类别2 = 139（43.2%），类别3 = 154（47.8%），类别4 = 10（3.1%），类别5 = 0。因此，312/322项研究（96.9%）仍处于探索性、初始技术证据或实施前验证阶段。10项类别4研究涉及在限定条件下接受先进评估的选定年龄推断模型和体液/组织检测。类别4记录的是评估设计和文献广度，包括不成功的转化或残余系统性偏倚，而非普遍令人满意的验证性能。在可索引、可检索文献中，无经验性研究满足类别5关于记录在案常规法医实施的定义。
2.3 年龄推断
年龄推断是最大的经验性应用领域，包含最多具有先进验证证据的研究。其分布为类别1 = 7，类别2 = 75，类别3 = 88，类别4 = 7，类别5 = 0。选定的先进验证研究包括接收实验室和协作/实验室间评估。年龄推断文献包括针对血液、唾液或口腔细胞等限定组织开发的靶向模型，并扩展至精液、骨骼、牙齿、用于死亡年龄估计的死后样本及其他困难基质。类别3或类别4的研究报告了独立数据集、接收实验室转化、协作演练、案件工作相关痕迹或更广泛的技术测试。剩余限制包括人群和组织可转移性、降解或低模板痕迹、混合物、跨实验室和仪器的校准、失败标准以及预测不确定性的透明报告。
2.4 体液和组织来源鉴定
体液和组织来源鉴定是第二大经验性应用领域，类别1 = 1，类别2 = 33，类别3 = 55，类别4 = 3，类别5 = 0。类别3板块反映了大量单实验室和法医样实施前测试，而类别4仍限于通过先进外部、协作或实验室间设计评估的选定检测。证据集中于精液、唾液、血液、阴道或经血材料、皮肤或表皮痕迹及更广泛组织来源问题的组织特异性DNA甲基化和差异甲基化区域或CpG检测。报告的主要未解决要求包括可重复的解释阈值、灵敏度和特异性估计、检测限、组织来源混合物与个体供体混合物的区分、低模板和降解痕迹、环境挑战、与下游STR分型的兼容性，以及更广泛的实验室间或能力验证证据。实际案件材料在两个主要应用领域均有体现，但单一案件应用或小规模案件系列与协作验证、实验室实施和记录在案的常规使用保持区分。
2.5 其他法医应用
无合格经验性研究将死后间隔或沉积后时间推断作为主导主要应用。相关研究通过次要应用标签、背景/次要记录和非人类证据保留在更广泛证据库中。同卵双生子区分包含21项经验性研究：类别1 = 9，类别2 = 8，类别3 = 4，类别4 = 0，类别5 = 0。证据支持生物学合理性和日益增长的技术复杂性，但重要限制仍包括组织依赖性、年龄相关和随机分化、纵向稳定性、队列规模以及法医样本条件下的可重复性。其他供体特征推断包含12项经验性研究：类别1 = 0，类别2 = 6，类别3 = 6，类别4 = 0，类别5 = 0。经验性证据包括靶向吸烟和饮酒相关研究。个体层面推断在此更广泛领域仍易受混杂、人群可转移性、组织效应、不确定性、隐私问题和过度解释的影响。十六项背景性记录提供了伦理、法律、治理、领域发展或直接相关的生物学和技术背景，因其不在合格经验性终点框架内，未分配类别1–5分类。
2.6 分子层、检测原理和分析平台
测序、平台和方法开发研究占20项主要经验性记录：类别1 = 2，类别2 = 17，类别3 = 1，类别4 = 0，类别5 = 0。平台能力被视为对终点的支持而非法医终点本身。272项经验性研究报告了可识别的甲基化区分工作流程。化学转化（主要为亚硫酸氢盐）是243项研究的主要原理（占可识别工作流程的89.3%）。限制性消化方法占18项，混合/比较多种原理占5项，直接天然DNA甲基化检测占3项，酶促转化、亲和/富集和天然DNA片段组学各占1项。方法学和读出/平台标签分别记录且非加性。化学转化作为方法学标签出现在248项研究中，计算/公共数据建模（104）、毛细管电泳或片段分析（98）、焦磷酸测序（80）及定量PCR/微滴数字PCR/甲基化特异性PCR/高分辨率熔解（66）为主要读出标签。这些频率重叠，不得加至经验性分母。
- 3.
讨论
主要结果是大多数合格出版物记录了发现、初始技术证据或实施前验证，而先进评估和记录在案的实施仍然罕见。更重要的差距是超越开发环境在可转移性、解释不确定性、实验室实施和受控报告方面的证据积累有限。类别4并非普遍性能等级：暴露偏倚的独立可转移性实验和多实验室协作演练可能都记录了先进评估，但对方法本身得出不同结论。类别5证据的缺失是关于已发表文献中记录情况的发现，而非对所有操作实践的声明。未发表的本地验证或实验室经验可能存在，但不能在可索引、可检索文献的系统图谱中计为记录在案的常规实施。
与STR实践的对比阐明了这一区分的重要性。表观遗传应用增加了推断性要求：验证不仅须解决分子信号能否可重复测量，还须解决由此产生的生物学估计或分类对预期法医用途是否仍然有效、可转移和可报告。分析稳健性因此必要但不充分；生物学和解释有效性还必须在结论所针对的组织、人群、样本状态和报告条件下得到证明。年龄推断拥有最大证据库和最多记录先进评估设计的研究，包括独立验证和实验室间演练。其主要角色仍属调查性：可在无匹配图谱可用时缩小未知人员范围或提供背景情报，但非鉴定方法，仍是对STR确认的补充。主要未满足要求不再是标记发现本身，而是跨组织、年龄范围和人群的稳健转移，低模板、降解和混合样本，平台和实验室效应，明确失败标准，模型版本控制，校准以及可在法医报告中传达的预测不确定性。体液和组织来源鉴定涉及更以痕迹为中心的问题，可能更直接地影响证据解释。剩余差距是从强检测性能到跨混合物、降解或低模板痕迹、环境挑战和下游STR工作流程的可重复解释的过渡，需预设阈值和错误特征。体液或组织的分析分类还必须与关于材料沉积活动的任何后续推断保持分离。
较不发达的应用暴露了相关但不同的差距。死后和困难基质研究对死亡年龄、死后间隔和沉积后时间依赖不同生物学假设。同卵双生子区分仍需超越已知配对参考材料比较的更强证据。其他供体特征推断——包括暴露/生活方式相关特征和身高等体型表型——特别易受混杂、人群和组织可转移性、隐私问题和个体层面不确定性的影响。分析平台应通过其预期支持的法医终点来评判，但任何平台本身都不是法医终点。计算模型与区分技术性能与可转移法医有效性的综述目标直接相关，但强内部性能可能反映开发数据集的结构而非新人群、实验室、平台或样本条件下的性能。验证此类模型需要外部测试、数据集偏移评估、校准、版本控制、明确失败标准和可在报告中传达的不确定性。
在美国联邦实践中，Daubert和《联邦证据规则》702提供了有用的法律类比，因其关注方法可靠性、错误、标准和在案件中的可靠应用。验证可告知可靠性法律审查，但不等同于可采性，可采性仍是具体案件和司法管辖区的法律决定。伦理和法律关注因应用而异。年龄推断和体液/组织来源鉴定相对受限，但若不确定性和限制不明确则可能被过度解释。关于暴露或生活方式的敏感表观遗传推断可能揭示个人信息并引发超出基础数据的结论。对此类应用，必要性、相称性、数据保护、人群偏倚、报告边界以及将群体层面关联转移至个体层面结论的风险，是定义可负责任报告内容的一部分。
- 4.
材料与方法
4.1 综述设计与报告
本研究设计为系统范围综述，目的是绘制异质性证据库而非合并诊断准确性或评估干预措施。报告遵循系统综述和荟萃分析首选报告项目范围综述扩展版（PRISMA-ScR）。作者定义的验证证据类别仅用于组织所报告的证据，并非认证法律可采性、认可、能力验证状态或常规实施，也不取代特定司法管辖区审查或实验室特定验证。
4.2 检索策略、资格标准与研究选择
检索在Scopus、PubMed/MEDLINE和Web of Science核心合集进行，最终检索日期为2026年6月15日。检索限于2010年1月1日至最终检索日期的英文记录。2010年日期作为方法学时间限制一致应用，无单独记录里程碑式理由。Scopus使用一项广泛跨应用检索加五项模块化检索，扩展了年龄推断、体液/组织来源鉴定、死后间隔/沉积后时间、同卵双生子和测序/平台的特定应用词汇。PubMed/MEDLINE和Web of Science使用单一组合跨应用查询，未分别复制五个模块。数据库因此互补而非精确复制。合格经验性原始证据包括涉及表观遗传标记、分析平台或解释的原始研究、验证研究、方法开发研究和案件工作相关技术研究。DNA甲基化中心研究是主要焦点。混合分子和转录组/非编码RNA研究仅在直接涉及法医应用时保留，并与DNA甲基化证据分开分析。重复记录在标题/摘要筛选前移除。全文阶段对疑似关联报告进行来源身份、重复证据单元和资格比较。两评审员分别进行标题/摘要筛选和全文资格评估，不确定案例偶尔协商。相关出版物参考列表被检查以寻找潜在合格研究。
4.3 数据提取与应用分类
同一两评审员通过分别评估从全文、表格、图表和可用补充材料手动提取数据，不确定证据偶尔协商。初始结构化提取框架在全文评估和提取期间完善；最终字段合并后，所有图谱经验性研究被重新审视以确保提取一致性。缺失信息编码为未报告。实际案件材料定义为源自真实法医调查或案件工作报告的样本。模拟或仿真样本、盲法验证材料、协作演练和能力验证式演练与实际案件工作区分，不视为常规实施证据。每项经验性原始研究分配一个主导主要应用以防止应用总数重复计数。分子层分别编码为DNA甲基化、混合分子或转录组/非编码RNA。技术综合沿三个不同维度编码：互斥的主要甲基化区分原理、非加性方法学标签和非加性下游读出/平台标签。
4.4 验证证据分类
每项合格经验性原始研究被分配至五个作者定义的验证证据类别之一。分类为类别性而非数值性，并保守应用。报告获得其记录证据支持的最高类别，综合考虑分析和解释限制；孤立强性能统计不足。类别1表示探索性发现，类别2表示初始技术证据，类别3表示实施前验证，类别4表示限定条件下的先进验证证据，类别5表示记录在案的常规法医实施。高分析性能单独不足以满足类别4或类别5。当更高类别所需证据未记录或报告中含糊时，研究被分配至记录证据支持的最高类别。分类单位为单个经验性研究/报告，而非检测、模型、工作流程、实验室或方法家族。类别5保留给已发表、可索引、可检索的证据，证明定义方法已超越验证研究进入常规法医案件工作实施，具备实验室特定验证、标准操作程序、质量保证条件、定义解释和报告规则及记录在案的使用限制。商业可用性、开发验证、协作演练或方法可能在某些实验室使用的非正式知识不足以分配类别5。未识别满足类别5定义的关联证据包。
4.5 综合与一致性检查
综合为叙述性和应用导向。未尝试荟萃分析，因终点、组织、样本类型、平台、模型、验证设计和性能指标异质性过大。结果呈现PRISMA流程、证据库组成、主要应用分布、分子层、验证证据类别、应用特定发现，以及甲基化区分原理、方法学标签和读出/平台模式的单独综合。手动一致性检查确认每项经验性研究对适当证据角色、主要应用及适用类别1–5总数贡献一次；背景性记录单独报告；背景/次要、比较器、非人类和排除记录不贡献经验性分母。未进行正式偏倚风险或来源质量评估；五个类别映射所报告验证证据的类型和范围，并非研究质量评级。
- 5.
优势与局限性
本综述基于截至2026年6月15日的系统多数据库检索，最终证据图谱包含322项经验性原始研究和16项背景性记录。它将经验性证据与背景、背景/次要、比较器、非人类和排除记录分离；为每项经验性研究分配一个主导应用以实现非重复总数；分离分子层；并应用来源身份和重复证据单元检查以减少重复计数。区分分析、解释和实施证据及技术编码使所报告验证差距可审计。若干局限性应考虑：综述限于2010年1月1日至2026年6月15日的英文记录；确切的2010年截止无单独记录里程碑式理由，应理解为方法学时间限制而非经验推导边界。检索覆盖在数据库间也不相同。未进行灰色或非索引操作文献的专门检索，选择性发表或索引可能影响可检索证据库。因检索策略以DNA甲基化为中心且未包含专门非编码RNA检索块，转录组/非编码RNA层不应解释为详尽。异质性排除了荟萃分析。五类别分类为作者定义且未外部验证。分类依赖每篇可检索报告中记录的证据；报告缺失被视为分类的缺失记录证据，而非证明底层工作未进行。因分类单位为研究/报告，多篇出版物可能涉及相同或相关检测或模型；技术重复和参与实验室同样不得视为独立生物学样本。筛选、提取和类别评估涉及两评审员的分别评估，偶尔协商和共同作者讨论分歧，但评估并非全程完全独立，裁决前评审员间一致性未正式量化。非索引或本地记录的操作实践可能代表性不足，因此在可索引、可检索文献中无研究满足类别5定义的发现并不证明无实验室操作使用任何表观遗传方法。16项背景性记录单独保留，无类别1–5分类，不应视为终点特定验证证据。最后，无验证证据类别构成司法管辖区特定可采性评估、认可决定或实验室特定验证的替代。
- 6.
结论
法医表观遗传学，特别是DNA甲基化分析，已发展出大量经验性证据库，具有明确法医潜力。最终证据图谱包含322项经验性原始研究和16项背景性记录。年龄推断和体液/组织来源鉴定是图谱语料中仅有的具有类别4先进评估设计的应用领域，但二者服务不同目的：年龄推断主要属调查性，而体液或组织来源鉴定可能更直接贡献于证据解释，同时仍与产生痕迹的活动结论保持区分。经验性类别分布为类别1 = 19，类别2 = 139，类别3 = 154，类别4 = 10，类别5 = 0。因此，大多数合格出版物记录了探索性、初始技术或实施前验证证据。10项类别4研究涉及记录限定条件下先进评估设计的选定检测或模型；这些设计不一定确立成功转化或常规使用。在可索引、可检索文献中无研究满足类别5。主要转化差距是证明定义的法医推断在超越其开发环境转化并在真实实验室约束下报告时仍然有效。优先领域为代表性低模板、降解、混合和环境挑战样本；校准的不确定性和失败标准；实验室特定和外部验证；实验室间可重复性；受控报告；以及明确伦理和法律边界。弥合这些差距将为选定表观遗传检测或模型从有前景研究走向记录在案的常规法医实施提供更强基础。
