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《中国人民公安大学》 2016年
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手掌面皮肤微生物组应用于人身同一认定的可行性探究

姚雪  
【摘要】:目前手掌面存在的微生物群落分析技术尚未在法庭科学领域得到广泛应用。与传统的人源性DNA相比,人类手掌皮肤微生物组DNA的优越性表现在:数量众多、易于转移、不易降解等。利用手掌面的皮肤微生物DNA进行人身同一认定的探究,不仅可以验证其他方法获得的鉴定意见的正确性,而且在特定条件下可作为常规方法的有效替代。本论文的研究目的是在建立系统化的手掌皮肤微生物组DNA处理方案的基础上,开发利用新的功能基因通用引物,从稳定性和差异性两个方面来探索利用手掌皮肤微生物组DNA进行人身同一认定的可行性。通过实验设计和数据分析,筛选出一套提取皮肤微生物组的优化实验方案。建立了一系列已知序列信息、已知拷贝信息的模拟细菌群落,并利用多因素方差分析的方法,分析了DNA提取、PCR扩增、样品采集过程中各种实验因素对测序结果的影响。该实验方案不仅提高皮肤微生物组DNA提取的效率,同时尽量降低PCR过程中引物偏好性的影响,使得测序结果能真实地反映实际样品的微生物群落组成特征。综合分析目标细菌种属基因组和必需基因后,筛选出6个单拷贝的必需基因,分别是dnaK基因(chaperone Hsp70)、pyrH基因(uridylate kinase)、rpoA基因(RNA polymerase subunit alpha)、rpsH基因(30S ribosomal protein S8)、rpsL基因(30S ribosomal protein S12)及tsf基因(Elongation factor Ts)。在分析这些基因保守性区域的基础上设计了一系列通用扩增引物。首先利用电子PCR对引物的通用性和适用性进行了筛选,通过PCR反应条件的优化,成功扩增出采集自手掌面皮肤的微生物组样品,并将样品中的OTU准确地鉴定到种这一分类级别上。男性、女性两名志愿者在2个月的时间内,其手掌面皮肤的微生物群落组成存在稳定性特征。与女性志愿者相比,男性志愿者的左、右两手间同享的OTU比例更高,且随着时间的变化,稳定地存在于男性志愿者的手掌面上的OTU种类更多。微生物群落组成结构最相近的两个样品,其关系多为同一时间点采样的左、右两只手掌,或采样时间点相近的样品之间,此现象在男、女志愿者的样品中均存在。手印遗留之后,随时间的延长,其微生物群落组成存在稳定性,但在一定程度上受空气中微生物的影响。个人笔记本电脑的键盘上的微生物群落组成是具有稳定性的。手印在捺印形成后一段较长的时期内,其微生物群落结构的相似性与捺印当日相比是非常高的。室内空气中Trabulsiel a属的细菌含量的变化会对手印里微生物群落组成结构的变化产生显著的影响。dnaK基因、rpsL基因、rpsH基因片段的通用引物的扩增产物测序结果能够成功地将细菌种类鉴定到种这一级别,在分析不同个体之间差异性方面有较好的应用前景。由不同的功能基因引物扩增产物的测序结果,其分析出的微生物群落中细菌种类及比例有所不同。其主要的原因在于功能基因引物的通用性在不同细菌种属之间存在差异造成。在不同的年龄、性别以及职业之间的个体,其手掌面皮肤表面微生物群落存在较大的差异性,不同组别内存在特殊的OTU。本论文的研究结果在刑事科学技术中的可能应用方向有以下几个方面。可利用手掌面皮肤特定细菌OTU种类及比例特征进行供体的年龄阶段和性别进行推断,且可根据样品测序结果中病原性细菌的异常推测供体的疾病。在手掌面皮肤上有一些稳定存在的细菌种类,可在手印形成的过程中转移至手印中,通过数据分析,可以通过将weighted unifrac距离分析手掌与手印间联系起来。在手印遗留的过程中,空气中的微生物群落会对手印上的微生物群落产生影响,应同时对附近相似环境中几乎无人触摸的位置上同期取样,方可分析分析手印的遗留时间。
【学位授予单位】:中国人民公安大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:D919.4

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