中南大学蔡继峰Nature子刊：菌群测序解决法医难题

最近，中南大学的研究人员用高通量测序，探究了分解大鼠尸体的微生物活动，从而强调了使用细菌来评估死亡时间的可能性。相关研究结果发表在《Scientific Reports》。

　　

生物通报道：最近，中南大学的研究人员探究了分解大鼠尸体的微生物活动，从而强调了使用细菌来评估死亡时间的可能性。

尽管大多数虚构的犯罪现场调查人员，能够非常容易地评估尸体，但是，正确地确定一个人已经死了多长时间，是一个高度复杂的过程，具有很大的医学和法律障碍。直到现在，尸体腐败（decomposition）研究通常关注的是，昆虫定植或脊椎动物食腐动物活动这样的事件。然而最近，研究人员也开始探索微生物活性。现在在《Scientific Reports》发表的一项新研究，凸显了微生物群落在腐尸分解中的作用，并提出了这些微生物群在评估死后时间间隔（PMI）的一个可能法医学应用。

为了揭开在室外自然条件下尸体分解的微生物生态学，中南大学的郭娟娟（音译，JuanJuan Guo）和她的同事，使用高通量测序技术，来研究大鼠腐尸口腔和直肠腔中微生物的相对丰度。

本文资深作者蔡继峰（Jifeng Cai）教授在一封电子邮件中这样解释道：“尽管微生物群落和PMI评估之间的关系，近年来已经得以研究，并取得了一些重要进展，但是将其变成实际应用，仍然是一个大问题。”由于微生物参与遗体的分解，蔡教授的研究小组推测，如果他们能证明身体不同部位的细菌群落丰度有着一致、重大的变化，那么他们将来可以应用这些结果来估算人类死后的时间间隔。

蔡教授的研究小组，分析了死后间隔不同、有/无昆虫接近的大鼠体内不同细菌群体的增加和减少比率，从而给研究小组提出了几项令人讨厌的任务。蔡教授说：“当然，最糟糕的是死亡的气味。”郭娟娟和她的同事们一天三次记录了腐烂小鼠的生理变化，并获得了嗜尸昆虫（sarcosaphagous）的卵子、幼虫和成体样本。尽管研究人员负责抽检具有特殊标记的大鼠，蔡教授解释说：“尸体的气味，主要是尸胺和腐胺，攻击着他们的鼻子。”

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研究人员发现，活体小鼠直肠和口腔前庭细菌的主要类群和属，类似于健康人体的粪便和口腔中存在的菌群。然而，在尸体分解过程中，小鼠群组之间特定细菌类群的相对丰度差异很大。在口腔前庭和直肠中的微生物，在早期PMI中有很大不同，但是来自相同部位的后期样本，则显示出更大的相似性。

虽然直肠样本在死亡之前和死亡之后没有立即显示出明显的变化，但是，与来自相同位置的死前样本相比，更多的细菌类群出现在死后不久的大鼠口腔前庭。

根据他们的发现，蔡教授的研究小组提出，在不同的情况下，微生物群落结构可以作为PMI的一个指标，因为主要细菌类群的丰度，并没有因为嗜尸昆虫的存在或缺失而受到显著影响。

密歇根州立大学著名昆虫学家Jennifer Pechal没有参与这项工作，但是他指出：“很难将这些脊椎动物模型应用于实际的人。在使用这些微生物群落估计PMI的时候，关于它是否得到广泛的接受，存在很多细微的差别。关于实际上它是否适合于法庭出庭，不同的研究小组有着不同的意见。”

蔡教授的研究小组已经收集了来自猪尸体和一些人类尸体的细菌和真菌样本，并获得了16S rRNA和ITS测序数据。接下来，他们打算将这些结果应用到所有四个季节的相同受试者中。从长远来看，该小组计划建立一个测试中心，并使用捐赠遗体作为一种分解模型。

蔡教授指出：“如果有大量的实验数据覆盖不同的影响因素，并且，如果可以在细菌群落和PMI之间建立一种线性或非线性的关系，那么对于在陆生和水生生态系统的PMI评估过程中将微生物群落合并，这将是非常有用的，尤其是在严重腐烂的情况。”

早在2014年就有研究指出了新一代测序开辟了法医鉴定的新时代（相关阅读：新一代测序开辟法医鉴定的新时代[创新技巧]）。去年5月份，在美国波士顿就有一个这样的强奸案，相关机构花十万美金进行二代测序才排除了嫌犯双胞胎兄弟的嫌疑（相关阅读：里程碑技术：甲基化分析解决法医难题）。而在今年1月份，中国科学院北京基因组研究所基因组科学与信息重点实验室严江伟、方向东、章张研究组与公安部物证鉴定中心法医遗传学重点实验室合作建立了一种基于SVR模型和DNA甲基化的准确推断年龄的新方法，将由血液样本年龄预测的误差降低到4.7岁。此项研究以A novel strategy for forensic age prediction by DNA methylation and support vector regression model 为题于近期发表在Scientific Reports 杂志（相关阅读：Sci Rep发表中国学者法医鉴定年龄推断新成果）。

（生物通：王英）

生物通推荐原文摘要：
Potential use of bacterial community succession for estimating post-mortem interval as revealed by high-throughput sequencing
Abstract: Decomposition is a complex process involving the interaction of both biotic and abiotic factors. Microbes play a critical role in the process of carrion decomposition. In this study, we analysed bacterial communities from live rats and rat remains decomposed under natural conditions, or excluding sarcosaphagous insect interference, in China using Illumina MiSeq sequencing of 16S rRNA gene amplicons. A total of 1,394,842 high-quality sequences and 1,938 singleton operational taxonomic units were obtained. Bacterial communities showed notable variation in relative abundance and became more similar to each other across body sites during the decomposition process. As decomposition progressed, Proteobacteria (mostly Gammaproteobacteria) became the predominant phylum in both the buccal cavity and rectum, while Firmicutes and Bacteroidetes in the mouth and rectum, respectively, gradually decreased. In particular, the arrival and oviposition of sarcosaphagous insects had no obvious influence on bacterial taxa composition, but accelerated the loss of biomass. In contrast to the rectum, the microbial community structure in the buccal cavity of live rats differed considerably from that of rats immediately after death. Although this research indicates that bacterial communities can be used as a “microbial clock” for the estimation of post-mortem interval, further work is required to better understand this concept.