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想做神探子？學會表觀遺傳很重要( 二 )

小知識預測科普變化細胞遺傳樣本基因定律研究犯罪嫌疑人


醫(yī)學生命科學檢索引擎pubmed上搜索“DNA methylation age estimation（DNA甲基化 年齡預測）”得到的歷年文獻數(shù)量的變化圖（橫軸為年份 ， 豎軸為文獻數(shù)量）
圖片來源：作者提供
除這種運用大數(shù)據(jù)和高通量DNA甲基化測序的研究 ， 也有一些學者關注能否用極少的CG位點就能高精度地預測年齡 ， 從而提高其應用性 。 畢竟每次年齡預測都需要做很多實驗是很燒錢的 ， 因此目前為止這一技術很難應用在醫(yī)療、生理學以外的領域 。
目前DNA甲基化年齡預測的應用性研究主要集中在法醫(yī)學領域 。 一個叫ELOVL2的基因被眾多研究證實是可簡單高精度預測人類年齡的 ， 它往往只需要少于10個的CG位點 ， 就可以得到誤差為7歲左右的精度預測年齡 。 還有一些其他基因 ， 雖然不如ELOVL2如此與年齡相關 ， 但與ELOVL2一起構成的多位點的年齡預測模型能達到更好的預測精度 。
除了人類 ， 年齡預測還可以應用于何處？
對于生態(tài)學 ， “年齡”也同樣是重要信息 。 想要準確預測生物未來瀕危的程度 ， 對于未來個體數(shù)量變化的掌握是必要的 。 而掌握個體數(shù)量的變化 ， 就需要掌握該生物的生活史 ， 也就是掌握數(shù)量變化的規(guī)律：何時性成熟？何時繁殖？繁殖適齡有多長？壽命有多長？如果不知道年齡 ， 這些生活史問題都無法作答 。
像樹木 ， 貝類等有年輪可以提供年齡的信息 ， 但如果是難以長期跟蹤觀察的物種 ， 或體態(tài)特征并沒有明顯地伴隨年齡增長而變化的物種 ， 想從外部特征觀察得知年齡是很難的 。 這時如果能從生物組織標本得到年齡信息 ， 會是對該物種的認知及保育工作的一項革命性突破 。
圖片來源：pexels
然而 ， 針對人類以外的哺乳動物 ， 這個領域的研究仍處于萌芽階段 。 雖然也有一些研究與上述Horvath2013的研究采用一樣的方法 ， 從最根本的全基因組探索與年齡有關的DNA甲基化基因位點 ， 但和人類研究的財力和系統(tǒng)化的數(shù)據(jù)庫的比起來 ， 還是屬于極少數(shù) 。
更多研究的年齡預測模型所采用的基因位點 ， 基本都取自人類或實驗室小鼠的研究 。 在野生哺乳動物領域 ， Polanowski等的2014年座頭鯨的研究是頭一個 ， 再之后陸陸續(xù)續(xù)出現(xiàn)了灰狼、長耳鼠耳蝠、黑猩猩、草原狒狒、小林姬鼠等等的研究 。
值得注意的是 ， 這里提到的所有研究所用樣本都為血液、皮膚之類 ， 目前還沒有研究使用野外最好收集的糞便作為研究樣本 。
糞便的研究難做是有原因的 。 DNA甲基化具有組織各異性 ， 也就是說 ， 血液里的甲基化變化和腸壁細胞的甲基化變化不一定相同 。 同時 ， 可供參考的人類、小鼠先前研究的樣本很少有用糞便或腸壁細胞來進行年齡預測 ， 所以沒什么可以參考的 。 因此 ， 以糞便為樣本做研究就像瞎貓捉老鼠 ， 碰到基本靠運氣 。 加之 ， 糞便DNA劣化嚴重 ， 已有研究的基因都不一定還保存在樣本里 。 當然 ， 以糞便為樣本的高通量DNA甲基化測序 ， 可以幫助研究者從頭找到糞便樣本里可用的基因 ， 這也許是最省時、最系統(tǒng)的研究方法 ， 但這需要足夠的研究經費 。
我們希望未來有一天 ， 來到一片荒無人煙的大地 ， 拾起落在地上的那一塊黑金（糞便） ， 分析一下就可以知道它的主人年方幾何 。 當然 ， 前途仍然漫漫 。
參考文獻：
【1】Horvath, S. (2013). DNA methylation age of human tissues and cell types.Genome biology,14(10), 3156.
【2】Zbie?-Piekarska, R., Spólnicka, M., Kupiec, T., Makowska, ?., Spas, A., Parys-Proszek, A., ... & Branicki, W. (2015). Examination of DNA methylation status of the ELOVL2 marker may be useful for human age prediction in forensic science.Forensic Science International: Genetics,14, 161-167.

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