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基于dRRBS技术的精液DNA甲基化年龄预测:全基因组标记鉴定和模型开发|凯发k8国际项目文章

日期:25-03-04

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DNA甲基化(DNAm)在特定CpG位点上的5-甲基胞嘧啶(5mC)比例随年龄而显著变化,因此DNA甲基化是法医学中估计个体年龄的关键分子标记,然而,基于年龄相关CpG位点(AR-CpGDNA甲基化标记的年龄预测模型在不同细胞类型和组织中的表现不一致,尤其是精子发生过程中独特的甲基化模式,导致体细胞模型在精液中的表现不佳。同时现在的研究受到甲基化芯片覆盖范围有限的限制,因此,迫切需要鉴定和验证精液特异性的AR-CpG标记。

 

近期,华中科技大学同济医学院法医学系黄代新教授团队利用双酶切简化基因组亚硫酸盐测序(dRRBS)鉴定出新的精液特异性年龄相关CpG(AR-CpG)位点,并顺利获得亚硫酸盐扩增测序(BSAS)验证这些标记,再结合先前报道的位点和邻近CpG位点,以开发稳健的年龄估计模型。相关研究成果以“DNA methylation-based age estimation from semen: Genome-wide marker identification and model development“为题发表在《Forensic Science International: Genetics》期刊。深圳凯发k8国际科技为本研究给予DNA甲基化年龄预测的dRRBS技术服务。





本研究对21名健康中国男性(分为三个年龄组)的精液样本进行了全甲基化组关联研究,每个样本生成了超4M CpG位点(深度≥5×)。对721840个共有CpG位点的分析显示,超95%的位点未被传统甲基化芯片覆盖。差异甲基化和相关性分析鉴定出139AR-CpG位点,并采用基于多重PCRBSAS两阶段验证过程。第一阶段,对dRRBS鉴定的129个精液样本(22-64岁)中前47AR-CpG位点、26个文献报道的位点和242个邻近CpG位点进行预测,验证了31dRRBS、26个文献报道的和152个邻近CpG位点与年龄相关。第二阶段,在247个样本(22-67岁)中检验了154CpG位点,确认了71AR-CpG位点(|rho| > 0.50)。其中,chr2:129071885(cg19998819)作为最强年龄相关标记(rho = 0.81)脱颖而出。利用第二个BSAS数据集,研究在重复嵌套交叉验证(CV)框架内开发了基于多元线性回归和随机森林(RF)算法的年龄估计模型。RF模型在5-25CpG特征子集上表现出更高的准确性。优化的9-CpG RF模型平均均方根误差为4.73年(4.62-4.96,SD=0.10),平均绝对误差为3.30年(3.23-3.43,SD=0.06)。本研究表明dRRBS在大规模AR-CpG发现中的实用性,并为法医学应用给予了一个稳健的年龄估计模型和一个全面的精液特异性AR-CpG位点参考数据库。