血样年龄相关性circRNAs的筛选、验证及个体年龄推断研究

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研究背景在法医学中,通过现场采集到的生物检材准确地推断犯罪嫌疑人或身份不明者的年龄,可以有效辅助案件的侦破。在迄今已报道的一系列个体年龄推断标记中,尽管DNA甲基化标记较为理想,但其推断精度仍难以满足法医学“精准鉴定”的需求。高精度推断个体年龄的出路在于多指标联合分析。故继续寻找新的个体年龄推断指标仍十分必要。环状RNA(CircularRNAs,circRNAs)是近年来广受关注的一类新型调控RNA分子。研究表明circRNAs在人体内分布广泛、不易被核酸外切酶水解,比信使RNA(MessengerRNA,mRNA)具有更高的稳定性和更长的半衰期,且circRNAs在多种生物(如小鼠和线虫)的衰老过程中发挥了作用,其表达水平随着年龄变化上调或者下调。因此,circRNAs可能是一种新的较为理想的用于法医年龄推断的生物标志物。目的探索基于circRNAs表达差异推断人血个体年龄的可行性、有效性和适用性,旨在为法医生物检材个体年龄推断寻找新的推断标记和方法,亦为未来研究其他体液和组织中circRNAs表达的随龄变化规律奠定基础。方法⑴采集42份中国汉族人群老(60±2岁)、中(40±2岁)、青(20±2岁)三个年龄组(每组男、女性各7名)健康无关个体外周抗凝血2m L,提取RNA后,采用人类circRNAs芯片检测其circRNAs表达谱,通过随机方差模型(Random Variance Model,RVM)的F检验进行差异circRNAs筛选,结合趋势分析(Series Test of Cluster,STC)和层次聚类分析,筛选表达量随龄变化趋势显著的circRNAs作为候选标记。⑵根据候选circRNAs序列,设计外向型引物(Divergent Primers)以小样本采用实时荧光定量PCR(RT-q PCR)技术验证候选circRNAs的随龄表达趋势,并根据Spearman相关系数进一步筛选,确定最终的靶circRNAs标记。⑶扩大样本量,继续采用RT-q PCR技术定量研究靶circRNAs表达的随龄变化规律及性别差异特征,绘制其随龄表达变化曲线,并采用MLR和SVR构建年龄推断模型。结果⑴circRNAs芯片检测结果:(1)经筛选,男性样本获得412个差异表达circRNAs,女性样本获得771个差异表达circRNAs。(2)男性样本的层次聚类图显示,老年组和中年组均与青年组存在表达差异,而老年组与中年组之间表达差异更为明显;女性样本的层次聚类图显示,中年组和青年组均与老年组存在显著表达差异,但青年组和中年组之间无显著差异。(3)STC分析后,男性样本选择Profile 4、Profile 7、Profile 9;女性样本选择Profile 9、Profile 11。男女样本共筛选出20个候选circRNAs标记,用于后续RT-q PCR验证。⑵候选circRNAs验证结果:20个候选circRNAs中,16个可以得到特异性扩增产物。经RT-q PCR初步验证后,以Spearman相关系数的绝对值大于等于0.2为标准,进一步筛选出8个circRNAs作为年龄相关的靶circRNAs标记。其中hsa_circ_0006148、hsa_circ_0005615及女性样本验证的hsa_circ_0001432表达趋势与芯片分析结果一致,hsa_circ_0006148随年龄的增长其表达量呈现上调趋势,hsa_circ_0005615和hsa_circ_0001432随年龄的增长其表达量呈现下调趋势。而hsa_circ_0085129、hsa_circ_0009061、hsa_circ_0004412、hsa_circ_0002113、hsa_circ_0087890及男性样本验证的hsa_circ_0001432表达趋势与芯片分析结果不一致,随年龄的增长其表达量呈现上调趋势。⑶靶circRNAs的定量研究结果:经103份男性血样检测,hsa_circ_0001432、hsa_circ_0085129、hsa_circ_0009061、hsa_circ_0006148、hsa_circ_0004412、hsa_circ_0002113和hsa_circ_0087890七个标记的Spearman相关系数绝对值介于0.0740~0.3911;103份女性血样检测,hsa_circ_0005615和hsa_circ_0001432的Spearman相关系数分别为0.2911和0.0106。⑷个体年龄推断模型:男性样本,SVR模型MAE=6.81岁(r=0.6973);MLR模型MAE=9.60岁(r=0.4274);女性样本,SVR模型MAE=9.80岁(r=0.3042);MLR模型MAE=9.72岁(r=0.3064)。结论人类血样中部分circRNAs表达的确具有随龄变化特征,可作为法医生物检材个体年龄推断的新指标。同时,也为未来采用不同类型的年龄相关生物标记物联合分析从而高精度推断个体年龄奠定了基础,为法医调查提供额外线索支撑。
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