Application of Forensic Transcriptomics in the Identification of Tissue Origin of Body Fluid Stains

doi:10.12116/j.issn.1004-5619.2024.540306

Abstract

Abstract:

The inference of tissue origin of body fluid stains is crucial for case investigation and court proceedings. However, traditional methods for identification of body fluid stains, such as morphological, chemical, and immunoassay identifications have certain limitations, and there is an urgent need for more efficient methods for confirmatory experiments. In recent years, the rapid development of transcriptomics technology has provided new means for the identification of tissue origin of body fluid stains. Different types of RNA in the transcriptome have their own advantages. This paper elaborates in detail on the application of different types of RNA, such as mRNA, miRNA, circRNA, lncRNA, piRNA and microbial transcriptomics in body fluid identification, and summarizes their respective advantages and limitations, in order to provide a reference for related research.

Key words: forensic genetics, transcriptomics, body fluid stains, tissue origin identification, review

CLC Number:

Yi-fan BAI, He-miao ZHAO, Jing CHEN, Hong-di LIU, Rui-qin YANG, Chong WANG. Application of Forensic Transcriptomics in the Identification of Tissue Origin of Body Fluid Stains[J]. Journal of Forensic Medicine, 2025, 41(3): 260-266.

Figures/Tables 1

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种类	长度/bp	主要功能	应用优点	应用缺点
mRNA	几百到几千	将DNA中的遗传信息传递到核糖体	mRNA可与DNA共提取^[36-39]，实现DNA与mRNA的平行分析；可分析mRNA中的cSNP^[40-42]，同时进行体液斑迹鉴定和个体识别，一次检测多达20个mRNA标记，操作简单；mRNA标记特异性强，能够有效地区分不同体液	不同mRNA标记之间可能存在交叉反应；mRNA稳定性较差^[43-44]，不如短链RNA
miRNA	20~24	与mRNA结合，通过调节mRNA的稳定性和翻译效率来影响基因表达	miRNA长度较短，稳定性较好，在陈旧及复杂样本中的检测具有较高的稳定性^[45-46]；miRNA与RNA共提取，可用于分析微量样本和降解样本^[26]	需要用qPCR、二代测序等仪器分析，对技术、设备要求较高；miRNA表达水平与疾病密切相关^[47]，会影响体液斑迹鉴定的准确性；miRNA体液特异性差，常通过与内参基因的丰度比来检验体液斑迹
circRNA	几百到几千	吸附并中和miRNA，从而解除miRNA对其目标mRNA的抑制作用	circRNA稳定性强，可以抵抗RNA酶消化^[48]；来源于mRNA前体，组织特异性强；通过设计线性RNA与circRNA通用引物可以提高mRNA的检测灵敏度^[28-29，49]	单独检测能力差，需要与mRNA标记联合检测
piRNA	24~32	与Piwi蛋白家族成员结合，主要在生殖细胞中发挥作用，参与调控基因表达和维持基因组稳定性	长度较短，3′末端核苷酸的2′-O-甲基化修饰有助于提高稳定性；能较好地区分有生殖细胞的体液和没有生殖细胞的体液^[30]	与生殖细胞高度相关，对于其他体液斑迹识别能力差，应用范围有限
lncRNA	>200	长度较长，可以形成复杂的二级和三级结构	可利用lncRNA中的SNP和InDel进行基因分型，从而进行个体识别	目前对lncRNA在不同体液中表达谱的了解仍然有限，这限制了lncRNA在体液斑迹鉴定中的应用范围
微生物转录组	因种类而异	负责微生物的蛋白质合成、基因表达调控	能够反映不同体液组织中较为活跃的微生物类型，具有较好的组织特异性	微生物转录组的检测对技术、设备要求较高且数据分析难度大；微生物转录组表达受个体、环境因素影响大

种类	长度/bp	主要功能	应用优点	应用缺点
mRNA	几百到几千	将DNA中的遗传信息传递到核糖体	mRNA可与DNA共提取^[36-39]，实现DNA与mRNA的平行分析；可分析mRNA中的cSNP^[40-42]，同时进行体液斑迹鉴定和个体识别，一次检测多达20个mRNA标记，操作简单；mRNA标记特异性强，能够有效地区分不同体液	不同mRNA标记之间可能存在交叉反应；mRNA稳定性较差^[43-44]，不如短链RNA
miRNA	20~24	与mRNA结合，通过调节mRNA的稳定性和翻译效率来影响基因表达	miRNA长度较短，稳定性较好，在陈旧及复杂样本中的检测具有较高的稳定性^[45-46]；miRNA与RNA共提取，可用于分析微量样本和降解样本^[26]	需要用qPCR、二代测序等仪器分析，对技术、设备要求较高；miRNA表达水平与疾病密切相关^[47]，会影响体液斑迹鉴定的准确性；miRNA体液特异性差，常通过与内参基因的丰度比来检验体液斑迹
circRNA	几百到几千	吸附并中和miRNA，从而解除miRNA对其目标mRNA的抑制作用	circRNA稳定性强，可以抵抗RNA酶消化^[48]；来源于mRNA前体，组织特异性强；通过设计线性RNA与circRNA通用引物可以提高mRNA的检测灵敏度^[28-29，49]	单独检测能力差，需要与mRNA标记联合检测
piRNA	24~32	与Piwi蛋白家族成员结合，主要在生殖细胞中发挥作用，参与调控基因表达和维持基因组稳定性	长度较短，3′末端核苷酸的2′-O-甲基化修饰有助于提高稳定性；能较好地区分有生殖细胞的体液和没有生殖细胞的体液^[30]	与生殖细胞高度相关，对于其他体液斑迹识别能力差，应用范围有限
lncRNA	>200	长度较长，可以形成复杂的二级和三级结构	可利用lncRNA中的SNP和InDel进行基因分型，从而进行个体识别	目前对lncRNA在不同体液中表达谱的了解仍然有限，这限制了lncRNA在体液斑迹鉴定中的应用范围
微生物转录组	因种类而异	负责微生物的蛋白质合成、基因表达调控	能够反映不同体液组织中较为活跃的微生物类型，具有较好的组织特异性	微生物转录组的检测对技术、设备要求较高且数据分析难度大；微生物转录组表达受个体、环境因素影响大