法医学杂志, 2024, 40(4): 379-386 DOI: 10.12116/j.issn.1004-5619.2023.531208

综述

人体表微生物组应用于法医学个体识别的研究进展

靳铭辉,, 李亚, 易少华,

华中科技大学同济医学院法医学系,湖北 武汉 430030

Research Progress on the Application of Human Body Surface Microbiome to Forensic Individual Identification

JIN Ming-hui,, LI Ya, YI Shao-hua,

Department of Forensic Medicine, Tongji Medical College of Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430030, China

通讯作者: 易少华,男,副教授,主要从事法医物证学研究;E-mail:yishaoxia@126.com

编委: 李辉

收稿日期: 2023-12-26  

Received: 2023-12-26  

作者简介 About authors

靳铭辉(2000—),女,硕士研究生,主要从事法医遗传学研究;E-mail:elaineminghui@163.com

摘要

皮肤和毛发是人体与外界环境接触的最外层界面,分布着许多微生物,这些体表微生物具有个体特异性和时空稳定性,可通过接触转移至其他物体表面,易在犯罪现场被发现,有助于构建嫌疑人与犯罪现场的关联。当样本降解或DNA含量较少而无法获得足够的人源性DNA证据时,高拷贝的体表微生物组分析在不影响原有的DNA提取和分型情况下,可作为人源性DNA分型的辅助手段,为缩小嫌疑人范围提供信息。本文综述了体表微生物组的法医学特征和分析方法以及体表微生物组应用于法医学个体识别的研究进展,并提出了体表微生物组应用于法医学实践的挑战。

关键词: 法医遗传学 ; 微生物学 ; 微生物组 ; 个体识别 ; 皮肤 ; 毛发 ; 综述

Abstract

Skin and hair are the outermost interfaces between the human body and the external environment with many microorganisms distributed. These body surface microorganisms have individual specificity and spatial temporal stability and can be transferred to the surface of other objects through contact, and can be easily found at the crime scene, which helps to construct the connection between the suspect and the crime scene. When the sample is degraded or the DNA quantity is too low to obtain sufficient human DNA evidence, the highly amplified copies of body surface microbiome analysis can be used as an adjunct to human DNA typing without affecting DNA extraction and typing, and provide useful information for narrowing the range of suspects. This paper reviews the forensic characteristics and analytical methods of body surface microbiome, the research progress on the application of body surface microbiome to forensic individual identification, and puts forward the challenges of applying body surface microbiome to forensic practice.

Keywords: forensic genetics ; microbiology ; microbiome ; individual identification ; skin ; hairs ; review

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本文引用格式

靳铭辉, 李亚, 易少华. 人体表微生物组应用于法医学个体识别的研究进展. 法医学杂志[J], 2024, 40(4): 379-386 DOI:10.12116/j.issn.1004-5619.2023.531208

JIN Ming-hui, LI Ya, YI Shao-hua. Research Progress on the Application of Human Body Surface Microbiome to Forensic Individual Identification. Journal of Forensic Medicine[J], 2024, 40(4): 379-386 DOI:10.12116/j.issn.1004-5619.2023.531208

微生物广泛存在于人体,并与周围环境发生着相互作用。鉴定个体样本中的微生物群可提供微生物证据,具有独特的法医学价值。例如,检测死后皮肤微生物组可用于死亡时间推断[1],测定体液样本中微生物群结构可用于高精度的体液分类[2]等。体表微生物群起源于分娩时[3],最初群落的形成与分娩方式有关,之后受各种内外源性因素的影响,形成复杂的体表微生物系统[4]。体表微生物也可能沉积在环境或物体中,有助于推断个体与犯罪现场样本之间的联系。人类微生态系统中微生物群的组成和丰度存在个体差异,称为微生物多样性。一般而言,同一个体内的微生物差异小于不同个体之间的差异[5]。基于个体之间的微生物多样性对人类微生物组进行分析,有助于个体识别。当现场样本中无法获得足够的人源性DNA证据时,高拷贝的体表微生物组分析可以在不影响原有的人源性DNA提取和分型情况下,为案件侦破提供额外信息。本文综述了体表微生物组的法医学特征和分析方法以及体表微生物组应用于法医学个体识别的研究进展,并对其应用于法医学实践所面临的挑战进行展望。

1 皮肤微生物组的法医学特征

人体不同部位的微生物群组成存在显著差异,与口腔[6-7]、肠道[8]、体液[29-10]中的微生物群相比,皮肤微生物群更具多样性[5]。皮肤作为人体最大的器官,与环境微生物相互作用最大[11],其表面定居着许多微生物,主要菌群包括放线菌门(51.8%)、厚壁菌门(24.4%)、变形菌门(16.5%)、拟杆菌门(6.3%)等[12]。皮肤表面的微生物群具有一定的个体特异性[13]和稳定性[14],且容易散播并沉积到环境中的其他物体表面(如手机、键盘、鼠标等)。因此,在人源性DNA含量较低不能获得有效人类DNA分型图谱的情况下,对皮肤表面及犯罪现场微生物样本进行分析,可以为法医调查提供更多的有效信息。

1.1 个体特异性

皮肤微生物组具有高度的个体化特性[15]。人类微生物组从个体出生时开始形成,原始微生物群的组成很大程度上受到分娩途径的影响[16]。剖宫产主要获得母体皮肤微生物、医护人员脱落的或手术室的微生物,如葡萄球菌、链球菌;阴道分娩则主要获得母体阴道和粪便微生物,如乳酸杆菌、白色念珠菌[3]。在各种内源性因素(如遗传、年龄、性别等)和外源性因素(如生活方式、气候、空气污染、生活习惯、化妆品使用等)的影响下会逐渐形成复杂的、具有个体特异性的微生物系统[17]。皮肤微生物具有个体特异性、时间稳定性和与身体部位无关的遗传多样性,可以作为识别其个体的“指纹”[18]。FIERER等[19]研究发现,来自两个个体的手部微生物组成可以相差80%以上,皮肤相关微生物群的个体间变异性大于个体内变异性,特定因素(包括性别、是否惯用手和自上次洗手以来的时间)会影响微生物群的多样性组成,女性的多样性高于男性。高度个体化的微生物组可反映个人的性别、居住地区、生活方式等信息。例如,根据教室座位上的微生物可区分该座位个体是女生还是男生[20],根据皮肤微生物组可区分个体生活在农村或城市[21]、判断男女是否同居[22]

皮肤表面不同部位的生理环境(如皮脂含量、水分、温度、酸碱度等)塑造了不同的局部微生物群落[23],每个身体部位都有其特定且稳定的核心微生物群。有相似生理特征的微环境往往含有相似的微生物群,而生理特征不同的部位微生物组成和丰度各不相同。如在皮脂腺部位(如眉间、鼻翼两侧、外耳道等)以丙酸杆菌属和葡萄球菌属为主,在较为潮湿的皮肤部位(如腋窝、肘窝)以棒状杆菌为主,而在较为干燥的皮肤部位(如前臂掌侧、臀部)则以混合细菌为主,其中β变形菌门和黄杆菌属更为常见[24]。与潮湿和干燥的部位相比,皮脂腺部位的微生物多样性、均匀性和丰富性程度往往更低[24]。OH等[25]通过对健康人不同身体部位的宏基因组分析,进一步表明皮肤微生物群落表现出强烈的部位特异性和个体特异性,皮肤局部的生物地理学特征和强烈的个体特性决定了皮肤微生物组。此外,某些特定皮肤部位的皮肤病(如银屑病常发生在肘外侧,湿疹常出现在肘内侧)、抗生素的使用以及卫生习惯和生活方式的不同可能影响皮肤微生物组。因此,特定部位的皮肤微生物群也有助于深入了解宿主的生活方式、患病情况,这一特性有助于对犯罪嫌疑人的形象刻画[24]。皮肤微生物种类也可因个体地理位置而异,丙酸杆菌和链球菌在美国人手部微生物群落中占主导地位,而亚洲人的葡萄球菌种类高于棒状杆菌种类[26]

1.2 时空稳定性

尽管皮肤暴露在外部环境中,但随着时间的推移,其微生物群落在很大程度上是稳定的。健康的成年人可以稳定地维持他们的皮肤微生物群落长达2年,类似于在肠道中观察到的稳定性[27]。皮肤部位、个体和系统发育都是这种稳定性的决定因素。皮脂腺部位的微生物群落最稳定,而足部最不稳定。不同个体的稳定性存在一定的差异,个体倾向于维持自身稳定的微生物群,而不是从环境或其他个体处重新获得外界的微生物[14]。随着时间的推移,皮肤微生物群落相对稳定。即便是在室温下间隔2周,也可以很容易地从键盘、鼠标中提取到与皮肤相关的微生物,并且这些微生物群落的结构可用于区分接触物体的不同个体[28]

为了解皮肤微生物组随时间变化的情况,FLORES等[29]通过计算不同个体微生物组的3个多样性指标(系统发育多样性、系统丰富度和Shannon指数)的变异系数,量化了不同身体部位微生物多样性的时间变异量,观察到个体微生物组在时间变异性程度上存在差异,并确定变异性的程度和性质本身就是区分个体的重要参数;服用抗生素的个体微生物群落并没有表现出时间变异性增加,可能与采样时间及抗生素使用时间、剂量或类型有关,也可能由于微生物群落对抗生素的反应表现出高度个体化[30]。FLORES等[29]建议扩展“个人微生物组”的概念,使其除了包括微生物组的组成之外,还包括个人微生物组的变化率。

皮肤微生物群的稳定性受皮肤环境(皮脂腺部位、潮湿环境、干燥环境)和系统发育的影响。微生物生态的稳定性与其微生物多样性成反比,微生物多样性越高,群落组成越不稳定[31]。皮脂腺部位微生物群比干燥皮肤部位更加稳定[14]。影响稳定性的其他因素包括洗护用品、生活环境、药物和疾病等。微生物组稳定性的变化表明,存在微生物-宿主-环境的相互作用,以保持动态的平衡[31]

1.3 可接触转移

皮肤微生物很容易与外界物体发生接触,从而转移到物体表面。许多微生物对环境压力具有很强的抵抗力,包括湿度、温度、紫外线等,这些皮肤微生物可能会长时间存在于接触物体的表面[32]。因此,个体微生物组可作为个体标签,将个体和他们接触过的物体(如手机[33]、电脑键盘、鼠标[28]、纺织品[34]及其他物品表面[35])关联起来。MEADOW等[33]采集手机微生物群落并与手机主人比对,发现82%的微生物组操作分类单元(operational taxonomic units,OTU)在个体的示指和手机之间共享,96%在示指和拇指之间共享。手机上的微生物可能大部分来源于手指,也可能来源于身体的其他部位、衣服和物品以及与手机主人接触过的人或周围环境。因此,手机作为“个体微生物组传感器”具有待开发的潜力。

每个人都保持着独特的微生物“指纹”,除直接转移到物品外,皮肤微生物也可以转移到个体皮肤脱落、呼吸活动和皮肤接触的物理空间和环境中[36]。人类会将微生物从皮肤释放到周围环境中,如在厨房柜台上检测到的微生物群可以与刚搬进新房子不久的业主相匹配[37]。对从宿舍收集的空气灰尘进行微生物分析,可以预测房间内居住者的性别,准确率高达79%[38],这一发现证明了室内空气微生物学的潜在法医学应用价值。对居住环境室内微生物群落的研究[39]表明,居住的男女性比例会影响发现的微生物类型。男性比女性向环境释放更多的微生物,而且男性皮肤上的棒状杆菌含量相对高于女性皮肤,而乳酸菌在有女性的家庭中更丰富。利用环境微生物信息来识别居住者的性别,将来可应用于法医案件侦查。微生物在人类和建筑环境之间的传播可以通过与表面直接接触或向空气中释放而发生。MEADOW等[40]首次证明个体可以向周围环境释放自己的“个性化微生物云”。

皮肤微生物组可以通过直接(握手后直接接触转移)和间接(通过先前接触的物体或表面)接触转移[41],这可能有助于证实性侵犯案件或其他与接触有关的犯罪。然而,该研究[41]也指出,很难确定一个人最后一次接触物体的时间,且尚不清楚微生物转移后随时间推移的持久性。

鉴于个体拥有个人独特的、相对稳定的和可转移的皮肤微生物,皮肤微生物组可以用作法医学个体识别的“指纹”。这种皮肤微生物指纹可以定义为“接触性微生物组”,并代表一种微生物特征,可提供对个体识别有用的法医学相关信息[42]。法医通常使用“接触性DNA”(即通过直接或间接接触从个体转移到物体的DNA)作为证据[42],但在一些情况下,由于获取的人源性DNA样本高度降解或含量过低,所提供的信息有限,皮肤“接触性微生物组”就可以提供更丰富的个体识别信息。

2 毛发微生物组的法医学特征

犯罪现场收集到的毛发大多数是脱落的毛发(即处于休止期的毛发)或不含发根的毛干,含有很少或不含核DNA,核DNA分型通常难以获得有效分型结果,因此,通常会选择线粒体DNA(mitochondrial DNA,mtDNA)进行分型分析来进行个体识别,但由于mtDNA母系遗传的特点,能提供的信息量较为有限,这种情况下,高拷贝的毛发微生物组分析可以提供额外的个体识别信息。

2.1 个体特异性

用宏基因组学方法对头发和阴毛进行微生物组分析[13],发现女性阴毛中存在独特的乳酸杆菌,可以区分男女个体,但头发的微生物组成在不同性别之间的差异并不明显。头发上的微生物群可用于区分个体,NISHI等[43]对头发样本细菌16S rRNA基因的末端限制性片段长度多态性(terminal-restriction fragment length polymorphism,T-RFLP)进行了分析,通过比较头发上微生物的特征来研究个体识别的可能性。该研究发现,从所有单根毛干中均可提取出足够数量的细菌DNA进行T-RFLP分析,且同一个体的T-RFLP图谱具有可重复性和较高的相似性,并在间隔6个月收集的样本中得到了相似的T-RFLP谱。WATANABE等[44]用16S rRNA扩增子测序,对发干和发根特定部位的微生物群结构进行了进一步比较,发现人类头皮发干和发根上的主要微生物组成相同,发干微生物来自发根,且在发干的近端和远端并无明显差异。对头发和头皮上微生物组的研究[45]表明,头皮与头发中痤疮杆菌属的相对丰度相似,而头发中的葡萄球菌低于头皮,但假单胞菌属丰度高于头皮,这表明头发上的细菌群落结构由头发特有的假单胞菌属及源自皮肤的痤疮丙酸杆菌和葡萄球菌属组成,并有别于人类其他皮肤微生物群落。头皮毛发微生物群具有个体特异性,个体间的差异性大于个体内的差异性。WATANABE等[46]研究头皮毛干上微生物结构形成因素,发现除宿主性别的内在因素之外,发型、染发、头皮护理等外在因素都可能会影响微生物结构。即使头皮毛发取样部位不同,个体内部头发上微生物群落结构的分布也相对稳定[47],这对今后法医学个体识别有重要的意义。头发微生物更易受环境影响,而阴毛微生物相对稳定,受环境影响较小,但是性行为可能导致男女之间发生微生物交换,改变这些微生物组成。在没有其他关联证据的情况下,阴毛宏基因组分析在性侵犯案件中可能具有一定的证据价值。WILLIAMS等[48]通过对阴阜区毛发和皮肤拭子的检测,发现阴阜部位的微生物组显示出区分个体的能力。与无关异性相比,夫妻之间的微生物组更相似,且相似度与性活动次数成正比。夫妻之间的共同环境和接触可能会延续到身体的其他部位,如大腿内侧和躯干,甚至是眼睑、耳后、肘部等不太亲密接触的部位。因此,在性侵犯案件中,阴毛微生物有潜在的法医学应用价值[49],特别是当无法提取到精液(斑)等人源性DNA样本时。但也有研究[48]表明,通常必须要有超过10%的微生物组来自另一个微生物组才能检测到发生微生物组的转移,难以在仅有一次的性接触中发现微生物组转移。

2.2 时空稳定性

为评估毛发微生物组的稳定性,WILLIAMS等[48]每隔6周分别采集情侣和单身男女的阴毛和阴阜区域的拭子,生成微生物组图谱,比较了4次采集结果的相似性,构建随机森林模型,能够准确预测相隔6个月收集的属于同一人的样本,证明了在此时间范围内阴阜微生物组的稳定性。TRIDICO等[13]将不同性别毛发样本微生物分为核心微生物和瞬时微生物,评估其随时间的稳定性,发现女性阴毛样本瞬时微生物数量比男性少(可能是由于乳酸杆菌的存在),更加稳定,不易受环境影响。而头发样本中,女性的瞬时微生物是男性的2倍,这可能是由于清洁、烫染等行为阻止了较稳定微生物群的建立,且利于不稳定的瞬时微生物群的建立。该研究同时发现,阴毛微生物可能比头皮微生物更具有时间稳定性。

实际检案中采集的样本可能在并不理想的条件下储存,WILLIAMS等[50]研究了毛发样本在储存过程中的稳定性,评估了储存时间和温度对样本的影响,将采集的阴毛样本分别在室温(20 ℃)、冷藏(4 ℃)和冷冻(-20 ℃)条件下储存1周、2周、4周和6周,使用辛普森指数测定样本的α多样性(种群中不同类型的个体数量的指标),结果发现,不同个体间的α多样性差异很大,且与储存时间和储存温度无关,对于短期储存的毛发(≤6周),得到的微生物组数据受储存时间或温度的影响并不显著。

此外,人类头发中的微生物群落还显示出明显的地理特性。对不同地区的毛发进行比较后发现[51],同一地理位置的微生物群落组成相似,不同地理位置之间的微生物群落组成存在较大差异,根据头皮毛发微生物组可能预测地理位置,这对法医应用至关重要。但由于人的头皮毛发与环境的相互作用较强,因此头发上的任何地理特征都可能相对短暂[52],可能与环境或生活方式有内在联系,需要增加样本量并行进一步研究才能确定头发应用于法医检案中的价值。

综上所述,头发上的微生物组表现出一定的个体特异性和时空稳定性,其群落结构受宿主、染发、护理、健康状况等因素的影响。因此,或许可以利用头发微生物组对宿主进行某些个体特性画像。而阴毛微生物组表现出的性别差异,则可为性侵犯案件提供线索。另外,头发微生物组表现出的地理特征可用于个体地理位置的预测和推断,辅助法医案件的调查和侦破。

3 体表微生物组的分析方法

STR分型是目前法医学个体识别的常规标准方法。在某些情况下,当物证样本的人源性DNA出现降解或含量较少时,高拷贝遗传标记(如线粒体基因组标记)可以作为法医的证据来源[53]。人类微生物组也是一种高拷贝的遗传标记,因为微生物细胞与人类细胞的比例为1∶1~10∶1[54-55]。微生物基因组也称为“人类的第二基因组”[56],可以作为人类个体识别的新型法医学遗传标记[57],为法医案件提供额外的信息,这些信息可以独立使用,也可与人源性DNA联合使用[53]

3.1 16S rRNA基因分析和宏基因组分析

目前利用体表微生物组进行个体识别的常见方法主要有两种。第一种是16S rRNA基因的扩增子测序。16S rRNA基因编码细菌核糖体的小亚基,具有物种特异性的可变区,有助于确定系统发育关系。基于16S rRNA进行个体识别的优点是成本较低[58],但缺点在于容易随着时间的推移而受到干扰[59-60],对物种和菌株的分辨率也十分有限[61]。第二种方法是宏基因组测序,即对样本中所有微生物基因组进行测序的方法。宏基因组学将微生物群落的遗传组成系统化,提供了更好的分类分辨率和基因组信息[62],但分析的高成本和复杂性使其难以在实际检案中使用[63]

因此,传统的16S rRNA基因的扩增子测序和宏基因组测序都有其局限性,目前关于皮肤微生物组进行个体识别的相关研究都集中在选择新的遗传标记并对其进行靶向测序,以提供更高的分辨率和随时间推移的稳定性。

3.2 新型微生物遗传标记分析

3.2.1 分支特异性标记分析

SCHMEDES等[64]比较了源自皮肤微生物组的两种特征类型(痤疮丙酸杆菌全基因组存在或缺失,分支特异性标记的核苷酸多样性),结果表明,利用分支特异性标记的核苷酸多样性来预测宿主个体的准确性更高,因此基于该研究中的286个标记建立了名为hidSkinPlex的新型靶向测序体系,以分析皮肤微生物组进行个体识别[53]。采用该系统对不同个体的不同身体部位的皮肤微生物组进行分析,与宿主匹配的准确率分别高达92%(足部)、96%(腋窝)和100%(手部)。该研究又评估了从相同的低生物量样本(DNA输入量<25 pg)中获得的STR和SNP图谱,结果手部皮肤拭子生成的STR、SNP图谱的完整性仅为32%~52%,而用hidSkinPlex新型测序体系对相同样本分类的准确度达到100%。因此,对于无法获得完整STR、SNP分型的低生物量或降解样本,微生物组能够增加样品与宿主的关联强度,证明了皮肤微生物组图谱与人类遗传图谱联合使用进行法医学调查的巨大潜力。群体分化指数(fixation index,Fst)是对种群内和种群之间遗传差异的估计[65]。SHERIER等[66]筛选出具有高Fst估计值的SNP,并设计了一个改进的标记集(hidSkinPlex+)[67],通过优化标记的数量,提高个体识别的准确度[68]

3.2.2 成簇规律间隔短回文重复序列间隔序列分析

最近的研究[57]表明,成簇规律间隔短回文重复序列(clustered regulatory interspaced short palindromic repeat,CRISPR)间隔区的测序可以提供比其他标记更高分辨率的系统发育信息。CRISPR是原核生物基因组内的一段重复序列,由相同的重复序列和间隔序列组成,间隔序列可以提供细菌的感染史,比微生物群落本身的结构更加个体化。宏基因组CRISPR分型作为一种新的个体微生物组分型方法,已用于菌株水平上区分细菌种类[69]。TOYOMANE等[63]通过CRISPR阵列的宏基因组重建确定了人类皮肤微生物组中最丰富的CRISPR重复序列,并对皮肤微生物组中3个假定的CRISPR阵列的间隔区进行测序,发现与16S rRNA测序评估的微生物组多样性相比,人类皮肤微生物组中CRISPR间隔区的多样性具有高度的个性化,为皮肤微生物组的研究提供了新的视角。随着新型标记的发现和研究以及不同分析方法的应用,体表微生物组的个体识别应用价值将进一步被发掘,但实现更加稳定和广泛的法医学应用尚需进一步探索。

4 体表微生物组法医应用的挑战与展望

随着高通量测序技术和分子生物学技术的发展,体表微生物组虽然已显示出良好的潜在法医学应用价值,但是仍然面临许多困难和挑战。

4.1 微生物污染

体表微生物组可能沉积在犯罪现场或周围环境表面,从法医现场环境到实验室检测的整个过程中,微生物样本的采集、运输、储存、检测等各个环节,原有样本都有可能被外界微生物污染。如采样人员、实验操作人员个人所携带的微生物,实验环境的背景微生物,储存容器、实验容器甚至提取试剂盒都可能成为污染源,可对结果产生不同程度的影响。因此,有必要为样本收集、处理和保存制定标准化的操作原则和指南,规范相关操作人员的技术,减少外源无关微生物的污染和干扰。

4.2 体表微生物组的动态变化

微生物组并不像传统人源性DNA证据那样——同一个体的身体任何部位及其转移到犯罪现场的DNA所得到的遗传图谱相同。体表微生物群在宿主和犯罪现场表面留下的微生物痕迹可随着时间或环境而变化,特别是丰度相对较低或者对个体识别更有价值的微生物。个体体表的微生物组可因各种内在和外在因素发生组成和丰度的变化,如抗生素的使用、季节变化等。昼夜变化也可能对人体皮肤微生物组产生影响[70]。另外,体表微生物发生转移后,在不同介质表面稳定存留的时间及其可能发生的变化也尚不清楚。也有研究[58]认为,这种变化的程度和性质本身可以成为区分个体的重要参数。微生物组鉴定的目的是通过微生物组将犯罪现场和嫌疑人关联起来,当微生物组变化时就会影响这种关联的准确性。因此,微生物组应被视为一个动态变化的系统,在法医学鉴定中使用微生物组分析并不是简单地进行单一的比较,而是考虑到微生物组的动态变化[70],进而建立可重复的检测方案。

4.3 体表微生物组的分析方法和技术限制

目前体表微生物组的分析主要是16S rRNA扩增子测序和宏基因组测序,16S rRNA基因测序的分辨率不高,只能在种水平上表征微生物,而宏基因组测序成本较高且因其复杂性难以实际运用。一些新型微生物遗传标记的广泛适用性还有待进一步探索和研究。利用生物信息学技术筛选更加个体化的微生物遗传标记,用以表征体表微生物组,将其归属于各自的宿主,以提高解决实际法医案件的准确性和效率,这是目前体表微生物组在法医学应用中正在研究的内容。

分子生物学技术和测序技术的发展,使微生物组分析在法医学领域的应用更加广泛,在无法获得足够的人源性DNA证据时,体表微生物组分析在并不影响原有的DNA提取和分型情况下,作为人源性DNA分型的辅助手段,可为缩小嫌疑人范围提供有用的信息。相关的研究已经展现出了体表微生物组在法医学领域的极大潜力,如何将微生物组信息更加有效、广泛地应用于法医学,获得可靠、稳定、可重复的数据,使之成为一种有力、可标准化的科学证据,是法医微生物研究亟待解决的问题。

参考文献

JOHNSON H RTRINIDAD D DGUZMAN Set al.

A machine learning approach for using the postmortem skin microbiome to estimate the postmortem interval

[J]. PLoS One,20161112):e0167370. doi:10.1371/journal.pone.0167370 .

[本文引用: 1]

WOHLFAHRT DTAN-TORRES A LGREEN Ret al.

A bacterial signature-based method for the identification of seven forensically relevant human body fluids

[J]. Forensic Sci Int Genet,202365102865. doi:10.1016/j.fsigen.2023.102865 .

[本文引用: 2]

MILANI CDURANTI SBOTTACINI Fet al.

The first microbial colonizers of the human gut: Composition, activities, and health implications of the infant gut microbiota

[J]. Microbiol Mol Biol Rev,2017814):e00036-e00017. doi:10.1128/MMBR.00036-17 .

[本文引用: 2]

MAGUIRE MMAGUIRE G.

The role of microbiota, and probiotics and prebiotics in skin health

[J]. Arch Dermatol Res,20173096):411-421. doi:10.1007/s00403-017-1750-3 .

[本文引用: 1]

COSTELLO E KLAUBER C LHAMADY Met al.

Bacterial community variation in human body habitats across space and time

[J]. Science,20093265960):1694-1697. doi:10.1126/science.1177486 .

[本文引用: 2]

NILENDU D.

Toward oral thanatomicrobiology — An overview of the forensic implications of oral microflora

[J]. Acad Forensic Pathol,2023132):51-60. doi:10.1177/19253621231176411 .

[本文引用: 1]

王双双宋凤魏晓文.

人体口腔微生物运用于法医学个体识别的研究进展

[J].法医学杂志,2022384):526-532. doi:10.12116/j.issn.1004-5619.2021.510101 .

[本文引用: 1]

WANG S SSONG FWEI X Wet al.

Research progress on the application of human oral microbiome in forensic individual identification

[J]. Fayixue Zazhi,2022384):526-532.

[本文引用: 1]

HU LXING YJIANG Pet al.

Predicting the postmortem interval using human intestinal microbiome data and random forest algorithm

[J]. Sci Justice,2021615):516-527. doi:10.1016/j.scijus.2021.06.006 .

[本文引用: 1]

D’ANGIOLELLA GTOZZO PGINO Set al.

Trick or treating in forensics — The challenge of the saliva microbiome: A narrative review

[J]. Microorganisms,2020810):1501. doi:10.3390/microor ganisms8101501 .

[本文引用: 1]

郑刘霞胡胜孙启凡.

基于微生物标记物鉴别唾液、阴道分泌物的多重荧光标记复合扩增检测体系构建

[J].中国法医学杂志,2023381):5-1117. doi:10.13618/j.issn.1001-5728.2023.01.001 .

[本文引用: 1]

ZHENG L XHU SSUN Q Fet al.

Study on an eight-plex microbial markers fluorescence multiplex identification system for the discrimination of saliva and vaginal fluid

[J]. Zhongguo Fayixue Zazhi,2023381):5-1117.

[本文引用: 1]

GALLO R L.

Human skin is the largest epithelial surface for interaction with microbes

[J]. J Invest Dermatol,20171376):1213-1214. doi:10.1016/j.jid.2016.11.045 .

[本文引用: 1]

NIEMEYER-VAN DER KOLK TVAN DER WALL H E CBALMFORTH Cet al.

A systematic literature review of the human skin microbiome as biomarker for dermatological drug development

[J]. Br J Clin Pharmacol,20188410):2178-2193. doi:10.1111/ bcp.13662 .

[本文引用: 1]

TRIDICO S RMURRAY D CADDISON Jet al.

Metagenomic analyses of bacteria on human hairs: A qualitative assessment for applications in forensic science

[J]. Investig Genet,201451):16. doi:10.1186/s13323-014-0016-5 .

[本文引用: 3]

OH JBYRD A LPARK Met al.

Temporal stability of the human skin microbiome

[J]. Cell,20161654):854-866. doi:10.1016/j.cell.2016.04.008 .

[本文引用: 3]

METCALF J LXU Z ZBOUSLIMANI Aet al.

Microbiome tools for forensic science

[J]. Trends Biotechnol,2017359):814-823. doi:10.1016/j.tibtech. 2017.03.006 .

[本文引用: 1]

PEREZ-MUÑOZ M EARRIETA M CRAMER-TAIT A Eet al.

A critical assessment of the “sterile womb” and “in utero colonization” hypotheses: Implications for research on the pioneer infant microbiome

[J]. Microbiome,201751):48. doi:10.1186/s40168-017-0268-4 .

[本文引用: 1]

CHRISTENSEN G J MBRÜGGEMANN H.

Bacterial skin commensals and their role as host guar-dians

[J]. Benef Microbes,201452):201-215. doi:10.3920/BM2012.0062 .

[本文引用: 1]

ZHENG Y LSHI J LCHEN Qet al.

Identifying individual-specific microbial DNA fingerprints from skin microbiomes

[J]. Front Microbiol,202213960043. doi:10.3389/fmicb.2022.960043 .

[本文引用: 1]

FIERER NHAMADY MLAUBER C Let al.

The influence of sex, handedness, and washing on the diversity of hand surface bacteria

[J]. Proc Natl Acad Sci USA,200810546):17994-17999. doi:10 .

[本文引用: 1]

1073/pnas.

0807920105

.

[本文引用: 1]

MEADOW J FALTRICHTER A EKEMBEL S Wet al.

Bacterial communities on classroom surfaces vary with human contact

[J]. Microbiome,201421):7. doi:10.1186/2049-2618-2-7 .

[本文引用: 1]

YING SZENG D NCHI Let al.

The influence of age and gender on skin-associated microbial communities in urban and rural human populations

[J]. PLoS One,20151010):e0141842. doi:10 .

[本文引用: 1]

1371/journal.

pone

.0141842.

[本文引用: 1]

SONG S JLAUBER CCOSTELLO E Ket al.

Cohabiting family members share microbiota with one another and with their dogs

[J]. eLife,2013200458. doi:10.7554/elife.00458 .

[本文引用: 1]

GRICE E ASEGRE J A.

The skin microbiome

[J]. Nat Rev Microbiol,201194):244-253. doi:10.1038/nrmicro2537 .

[本文引用: 1]

GRICE E AKONG H HCONLAN Set al.

Topographical and temporal diversity of the human skin microbiome

[J]. Science,20093245931):1190-1192. doi:10.1126/science.1171700 .

[本文引用: 3]

OH JBYRD A LDEMING Cet al.

Biogeography and individuality shape function in the human skin metagenome

[J]. Nature,20145147520):59-64. doi:10.1038/nature13786 .

[本文引用: 1]

CHO H WEOM Y B.

Forensic analysis of human microbiome in skin and body fluids based on geographic location

[J]. Front Cell Infect Microbiol,202111695191. doi:10.3389/fcimb.2021.695191 .

[本文引用: 1]

FAITH J JGURUGE J LCHARBONNEAU Met al.

The long-term stability of the human gut microbiota

[J]. Science,20133416141):1237439. doi:10.1126/science.1237439 .

[本文引用: 1]

FIERER NLAUBER C LZHOU Net al.

Forensic identification using skin bacterial communities

[J]. Proc Natl Acad Sci USA,201010714):6477-6481. doi:10.1073/pnas.1000162107 .

[本文引用: 2]

FLORES G ECAPORASO J GHENLEY J Bet al.

Temporal variability is a personalized feature of the human microbiome

[J]. Genome Biol,20141512):531. doi:10.1186/s13059-014-0531-y .

[本文引用: 2]

MAURICE C FHAISER H JTURNBAUGH P J.

Xenobiotics shape the physiology and gene expression of the active human gut microbiome

[J]. Cell,20131521/2):39-50. doi:10.1016/j.cell.2012.10.052 .

[本文引用: 1]

MCLOUGHLIN I JWRIGHT E MTAGG J Ret al.

Skin microbiome — The next frontier for probiotic intervention

[J]. Probiotics Antimicrob Proteins,2022144):630-647. doi:10.1007/s12602-021-09824-1 .

[本文引用: 2]

SMITH S MENG R HPADBERG F T JR.

Survival of nosocomial pathogenic bacteria at ambient temperature

[J]. J Med,1996275/6):293-302.

[本文引用: 1]

MEADOW J FALTRICHTER A EGREEN J L.

Mobile phones carry the personal microbiome of their owners

[J]. PeerJ,20142e447. doi:10.7717/peerj.447 .

[本文引用: 2]

LEE S YWOO S KLEE S Met al.

Forensic analysis using microbial community between skin bacteria and fabrics

[J]. Toxicol Environ Health Sci,201683):263-270. doi:10.1007/s13530-016-0284-y .

[本文引用: 1]

LAX SHAMPTON-MARCELL J TGIBBONS S Met al.

Forensic analysis of the microbiome of phones and shoes

[J]. Microbiome,2015321. doi:10.1186/s40168-015-0082-9 .

[本文引用: 1]

TRINGE S GZHANG TLIU X Get al.

The airborne metagenome in an indoor urban environment

[J]. PLoS One,200834):e1862. doi:10.1371/journal.pone.0001862 .

[本文引用: 1]

LAX SSMITH D PHAMPTON-MARCELL Jet al.

Longitudinal analysis of microbial interaction between humans and the indoor environment

[J]. Science,20143456200):1048-1052. doi:10.1126/science.1254529 .

[本文引用: 1]

LUONGO J CBARBERÁN AHACKER-CARY Ret al.

Microbial analyses of airborne dust collected from dormitory rooms predict the sex of occupants

[J]. Indoor Air,2017272):338-344. doi:10 .

[本文引用: 1]

1111/ina.

12302

.

[本文引用: 1]

BARBERÁN ADUNN R RREICH B Jet al.

The ecology of microscopic life in household dust

[J]. Proc Biol Sci,20152821814):20151139. doi:10.1098/rspb.2015.1139 .

[本文引用: 1]

MEADOW J FALTRICHTER A EBATEMAN A Cet al.

Humans differ in their personal microbial cloud

[J]. PeerJ,20153e1258. doi:10.7717/peerj.1258 .

[本文引用: 1]

NECKOVIC AVAN OORSCHOT R A HSZKUTA Bet al.

Investigation of direct and indirect transfer of microbiomes between individuals

[J]. Forensic Sci Int Genet,202045102212. doi:10.1016/j.fsigen.2019.102212 .

[本文引用: 2]

PROCOPIO NLOVISOLO FSGUAZZI Get al.

“Touch microbiome” as a potential tool for forensic investigation: A pilot study

[J]. J Forensic Leg Med,202182102223. doi:10.1016/j.jflm.2021.102223 .

[本文引用: 2]

NISHI E JWATANABE KTASHIRO Yet al.

Terminal restriction fragment length polymorphism profiling of bacterial flora derived from single human hair shafts can discriminate individuals

[J]. Leg Med,20172575-82. doi:10.1016/j.legalmed.2017.01.002 .

[本文引用: 1]

WATANABE KNISHI E JTASHIRO Yet al.

Mode and structure of the bacterial community on human scalp hair

[J]. Microbes Environ,2019343):252-259. doi:10.1264/jsme2.ME19018 .

[本文引用: 1]

WATANABE KYAMADA ANISHI Y Ret al.

Relationship between the bacterial community structures on human hair and scalp

[J]. Biosci Biotechnol Biochem,20208412):2585-2596. doi:10.1080/09168451.2020.1809989 .

[本文引用: 1]

WATANABE KYAMADA ANISHI Y Ret al.

Host factors that shape the bacterial community structure on scalp hair shaft

[J]. Sci Rep,2021111):17711. doi:10.1038/s41598-021-96767-w .

[本文引用: 1]

WATANABE KYAMADA ANAKAYAMA Set al.

Distribution of bacterial community structures on human scalp hair shaft in relation to scalp sites

[J]. Biosci Biotechnol Biochem,20238712):1551-1558. doi:10.1093/bbb/zbad127 .

[本文引用: 1]

WILLIAMS D WGIBSON G.

Classification of individuals and the potential to detect sexual contact using the microbiome of the pubic region

[J]. Forensic Sci Int Genet,201941177-187. doi:10.1016/j.fsigen.2019.05.004 .

[本文引用: 3]

刘洋许敏敏张亚.

人体微生物组在性侵害案件中的应用价值及研究进展

[J].法医学杂志,2022386):774-782787. doi:10.12116/j.issn.1004-5619.2021.511 101 .

[本文引用: 1]

LIU YXU M MZHANG Yet al.

Application value and research progress of human microbiome in sexual assault cases

[J]. Fayixue Zazhi,2022386):774-782787.

[本文引用: 1]

WILLIAMS D WGIBSON G.

Individualization of pubic hair bacterial communities and the effects of storage time and temperature

[J]. Forensic Sci Int Genet,20172612-20. doi:10.1016/j.fsigen.2016.09.006 .

[本文引用: 1]

BRINKAC LCLARKE T HSINGH Het al.

Spatial and environmental variation of the human hair microbiota

[J]. Sci Rep,201889017. doi:10.1038/s41598-018-27100-1 .

[本文引用: 1]

TAO RLI T TWANG Y Let al.

The facial microbiome and metabolome across different geographic regions

[J]. Microbiol Spectr,2024121):e0324823. doi:10.1128/spectrum.03248-23 .

[本文引用: 1]

SCHMEDES S EWOERNER A ENOVROSKI N M Met al.

Targeted sequencing of clade-specific markers from skin microbiomes for forensic human identification

[J]. Forensic Sci Int Genet,20183250-61. doi:10.1016/j.fsigen.2017.10.004 .

[本文引用: 3]

SAVAGE D C.

Microbial ecology of the gastrointestinal tract

[J]. Annu Rev Microbiol,197731107-133. doi:10.1146/annurev.mi.31.100177.000543 .

[本文引用: 1]

SENDER RFUCHS SMILO R.

Revised estimates for the number of human and bacteria cells in the body

[J]. PLoS Biol,2016148):e1002533. doi:10 .

[本文引用: 1]

1371/journal.

pbio

.1002533.

[本文引用: 1]

GRICE E ASEGRE J A.

The human microbiome: Our second genome

[J]. Annu Rev Genomics Hum Genet,201213151-170. doi:10.1146/annurev-genom-090711-163814 .

[本文引用: 1]

TOYOMANE KYOKOTA RWATANABE Ket al.

Optimization of microbial DNA extraction from human skin samples for CRISPR typing

[J]. Forensic Sci Int Rep,20225100259. doi:10.1016/j.fsir.2022.100259 .

[本文引用: 2]

TOZZO PD’ANGIOLELLA GBRUN Pet al.

Skin microbiome analysis for forensic human identification: What do we know so far?

[J]. Microorganisms,202086):873. doi:10.3390/microorganisms8060873 .

[本文引用: 2]

FRANZOSA E AHUANG KMEADOW J Fet al.

Identifying personal microbiomes using metagenomic codes

[J]. Proc Natl Acad Sci USA,201511222):E2930-E2938. doi:10.1073/pnas.1423854112 .

[本文引用: 1]

WILKINS DLEUNG M H YLEE P K H.

Microbiota fingerprints lose individually identifying features over time

[J]. Microbiome,201751):1. doi:10.1186/s40168-016-0209-7 .

[本文引用: 1]

GHEBREMEDHIN BLAYER FKÖNIG Wet al.

Genetic classification and distinguishing of Staphylococcus species based on different partial gap, 16S rRNA, hsp60rpoBsodA, and tuf gene sequences

[J]. J Clin Microbiol,2008463):1019-1025. doi:10.1128/ JCM.02058-07 .

[本文引用: 1]

BHARTI RGRIMM D G.

Current challenges and best-practice protocols for microbiome analysis

[J]. Brief Bioinform,2021221):178-193. doi:10.1093/bib/bbz155 .

[本文引用: 1]

TOYOMANE KYOKOTA RWATANABE Ket al.

Evaluation of CRISPR diversity in the human skin microbiome for personal identification

[J]. mSystems,202161):e01255-e01220. doi:10.1128/mSys tems.01255-20 .

[本文引用: 2]

SCHMEDES S EWOERNER A EBUDOWLE B.

Forensic human identification using skin microbiomes

[J]. Appl Environ Microbiol,20178322):e01672-e01617. doi:10.1128/AEM.01672-17 .

[本文引用: 1]

WOERNER A ENOVROSKI N M MWENDT F Ret al.

Forensic human identification with targeted microbiome markers using nearest neighbor classification

[J]. Forensic Sci Int Genet,201938130-139. doi:10.1016/j.fsigen.2018.10.003 .

[本文引用: 1]

SHERIER A JWOERNER A EBUDOWLE B.

Population informative markers selected using Wright’s fixation index and machine learning improves human identification using the skin microbiome

[J]. Appl Environ Microbiol,20218720):e0120821. doi:10.1128/ AEM.01208-21 .

[本文引用: 1]

SHERIER A JWOERNER A EBUDOWLE B.

Determining informative microbial single nucleotide polymorphisms for human identification

[J]. Appl Environ Microbiol,2022887):e0005222. doi:10.1128/aem.00052-22 .

[本文引用: 1]

雷梵章陈曼梅书燕.

微生物组学的法医学应用新进展、挑战和机遇

[J].法医学杂志,2022385):625-639. doi:10.12116/j.issn.1004-5619.2022.520303 .

[本文引用: 1]

LEI F ZCHEN MMEI S Yet al.

New advances, challenges and opportunities in forensic applications of microbiomics

[J]. Fayixue Zazhi,2022385):625-639.

[本文引用: 1]

FABRE LZHANG JGUIGON Get al.

CRISPR typing and subtyping for improved laboratory surveillance of Salmonella infections

[J]. PLoS One,201275):e36995. doi:10.1371/journal.pone.0036995 .

[本文引用: 1]

WILKINS DTONG X ZLEUNG M H Yet al.

Diurnal variation in the human skin microbiome affects accuracy of forensic microbiome matching

[J]. Microbiome,202191):129. doi:10.1186/s40168-021-01082-1 .

[本文引用: 2]

/