薩日娜，蔡令藝，武會(huì)娟，嚴(yán)江偉，劉 旭，胡 榮

（1.北京市理化分析測(cè)試中心，北京100089；2.濟(jì)寧市精神病防治院，山東 濟(jì)寧272051；3.中國(guó)科學(xué)院北京基因組研究所，北京100101）

宏基因組學(xué)在法醫(yī)學(xué)鑒定中的應(yīng)用

薩日娜1，蔡令藝2，武會(huì)娟1，嚴(yán)江偉3，劉 旭1，胡 榮1

（1.北京市理化分析測(cè)試中心，北京100089；2.濟(jì)寧市精神病防治院，山東 濟(jì)寧272051；3.中國(guó)科學(xué)院北京基因組研究所，北京100101）

隨著分子生物學(xué)與基因組學(xué)的發(fā)展，宏基因組學(xué)在法醫(yī)學(xué)與法醫(yī)學(xué)鑒定中逐漸扮演著重要的角色。近年來(lái)，宏基因組學(xué)作為研究環(huán)境微生物菌群構(gòu)成與多樣性、各成員之間相互關(guān)系及與環(huán)境之間相互關(guān)系的分支學(xué)科，在法醫(yī)學(xué)鑒定相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用也逐漸興起，并帶來(lái)了新的契機(jī)。本文對(duì)宏基因組學(xué)研究策略及其在法醫(yī)學(xué)鑒定中個(gè)體識(shí)別、案發(fā)現(xiàn)場(chǎng)生物斑跡來(lái)源鑒定及藥物濫用檢測(cè)等方面的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述，旨在進(jìn)一步闡明宏基因組學(xué)在法醫(yī)學(xué)中的作用與應(yīng)用價(jià)值。

法醫(yī)遺傳學(xué)；宏基因組學(xué)；綜述；基因組，微生物；個(gè)體識(shí)別

微生物是一群體形微小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的低等生物的總稱，包括細(xì)菌、真菌、病毒以及一些小型的原生生物、藻類等在內(nèi)的一大類多樣性生物群體。美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院（National Institutes of Health，NIH）于2007年10月啟動(dòng)了耗資1.5億美元的人體微生物組計(jì)劃（Human Microbiome Project，HMP）[1]，旨在發(fā)現(xiàn)人體不同部位的微生物菌落構(gòu)成及分布特征，建立涵蓋人體口腔、呼吸道、皮膚、腸道等部位的微生物基因組序列，進(jìn)而闡明人類健康和疾病與人體微生物組的關(guān)系。

微生物群落是一個(gè)多基因組的混合物，其中可能高達(dá)99%的微生物不能單獨(dú)分離培養(yǎng)。1998年，威斯康星大學(xué)HANDELSMAN等[2]在研究土壤微生物時(shí)首次提出了宏基因組學(xué)（metagenomics）這一概念，通過(guò)直接從環(huán)境樣品中提取全部微生物的DNA，構(gòu)建宏基因組文庫(kù)，利用基因組學(xué)的研究策略研究環(huán)境樣品所包含的全部微生物的遺傳組成及其群落功能。而宏基因組（metagenome）是指特定環(huán)境中全部微小生物遺傳物質(zhì)的總和。目前，相對(duì)于其他領(lǐng)域而言，醫(yī)學(xué)領(lǐng)域宏基因組學(xué)相關(guān)研究還比較少，主要集中在口腔、腸道、皮膚等人體微生物學(xué)方面，以及研究抗藥基因與醫(yī)院感染等方面相關(guān)的微生物[3-6]。近年來(lái)，宏基因組學(xué)在法醫(yī)學(xué)鑒定相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用也逐漸興起，并給法醫(yī)學(xué)個(gè)體識(shí)別與身份匹配、案發(fā)現(xiàn)場(chǎng)鑒定與混合斑跡來(lái)源鑒定以及毒理學(xué)的研究和發(fā)展帶來(lái)了新的契機(jī)。本文對(duì)微生物宏基因組學(xué)在法醫(yī)鑒定中的應(yīng)用與前景進(jìn)行綜述，旨在進(jìn)一步闡明微生物宏基因組學(xué)在法醫(yī)學(xué)中的作用與應(yīng)用價(jià)值。

1 宏基因組學(xué)研究策略

目前宏基因組學(xué)的研究策略主要有基于全基因組測(cè)序和基于16S/18S rRNA基因測(cè)序兩大類（圖1）。兩種宏基因組學(xué)方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，既可以根據(jù)研究目的選用其中的一種，也可以綜合使用。

圖1 宏基因組學(xué)研究策略流程圖

1.1 基于全基因組測(cè)序

基于全基因組測(cè)序的宏基因組學(xué)可以得到細(xì)菌等微生物的全部基因組序列，進(jìn)而研究樣品中的功能基因以及其在環(huán)境中所起的作用。傳統(tǒng)的基于全基因組測(cè)序的宏基因組學(xué)研究主要流程為：采用直接裂解提取法或膜過(guò)濾法提取土壤、水等環(huán)境中或動(dòng)植物組織樣品的DNA；將樣品中的DNA片段化，使用克隆技術(shù)將DNA隨機(jī)連接插入質(zhì)?；蝠ち５群线m的載體，構(gòu)建宏基因組大片段文庫(kù)；然后轉(zhuǎn)化細(xì)菌并篩選克??；對(duì)插入片段進(jìn)行測(cè)序和功能性分析，通過(guò)外源基因賦予宿主細(xì)胞的新性狀或基于某些已知DNA序列篩選，達(dá)到對(duì)微生物菌落特性與功能的基本了解（圖1）。但是，傳統(tǒng)的全基因組測(cè)序的宏基因組學(xué)分析費(fèi)用高、周期長(zhǎng)，極大地限制了宏基因組學(xué)研究的發(fā)展。

1.2 基于16S/18S rRNA基因測(cè)序

對(duì)16S/18S rRNA基因的高通量測(cè)序分析是目前最普遍與最廣泛的宏基因組學(xué)研究之一。大量實(shí)驗(yàn)表明，最適合于揭示各類生物親緣關(guān)系的是rRNA[7，8]。細(xì)菌等原核生物rRNA按沉降系數(shù)分為3種，分別為5S、16S和23S rRNA。16S rRNA長(zhǎng)度適中，包含足夠的遺傳信息，在所有的細(xì)菌中都存在，并且16S rRNA保守性與特異性并存，保守區(qū)序列有助于設(shè)計(jì)測(cè)序引物，可變區(qū)序列用于分析種屬關(guān)系，為鑒定與分類提供了便利。而真菌、一些藻類等微生物則用18S rRNA分析種屬關(guān)系。因此，16S/18S rRNA是微生物群落分析、進(jìn)化及分類研究最常用的靶分子，通過(guò)對(duì)樣品中16S/18S rRNA基因測(cè)序可以鑒定其中微生物物種的豐度和分布情況。目前，隨著新一代高通量低成本測(cè)序技術(shù)的廣泛應(yīng)用，讓我們?cè)讷@得海量的數(shù)據(jù)后，能夠快速、全面地分析微生物群落結(jié)構(gòu)，給宏基因組學(xué)的廣泛與深度研究帶來(lái)了新的契機(jī)[9]。相比于全基因組測(cè)序，基于16S/18S rRNA基因測(cè)序的宏基因組學(xué)無(wú)需構(gòu)建文庫(kù)，因此極大地縮減了分析周期及成本，然而其缺點(diǎn)是無(wú)法對(duì)不同物種的基因功能進(jìn)行分析。

2 宏基因組學(xué)技術(shù)在法醫(yī)學(xué)鑒定中的應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著計(jì)算生物學(xué)與分子生物學(xué)，尤其是新一代測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，微生物在法醫(yī)鑒定中的應(yīng)用得到了極大的推動(dòng)及革新[10]。即使對(duì)于很微量的微生物，宏基因組學(xué)技術(shù)通過(guò)分析完整的基因組DNA或RNA信息，可以輔助個(gè)體身份匹配，判斷環(huán)境（土壤、水體、植物等）及斑跡中微生物的組成，以及在病原體與毒物鑒定等方面發(fā)揮作用。鑒于微生物在法醫(yī)鑒定中的潛在作用，微生物法醫(yī)學(xué)已經(jīng)作為一個(gè)學(xué)科分支，用于探究微生物對(duì)法醫(yī)科學(xué)與調(diào)查研究的影響[11]。

2.1 在個(gè)體識(shí)別中的輔助應(yīng)用

不同生存環(huán)境與生活方式的個(gè)體具有不一樣的微生物群落構(gòu)成，COSTELLO等[12]對(duì)4個(gè)不同時(shí)間點(diǎn)采樣的7～9名健康個(gè)體的27個(gè)身體部位進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)不僅每個(gè)人身體不同部位擁有不同的微生物組成及多樣性，而且不同個(gè)體間同一部位的微生物也復(fù)雜多變。

皮膚不同部位的微生物多樣性與聚集模式差異大于口腔與消化系統(tǒng)[13]。人體微生物，尤其是體表（皮膚與毛發(fā)）微生物的這種個(gè)體化差異與獨(dú)特性，表明其可能作為個(gè)體識(shí)別的一種輔助方式[14]。FIERER等[15]最先比較了計(jì)算機(jī)使用者手部及配套鼠標(biāo)和鍵盤(pán)上的細(xì)菌、其他鍵盤(pán)上的細(xì)菌以及超過(guò)250個(gè)手部細(xì)菌群落的數(shù)據(jù)庫(kù)，發(fā)現(xiàn)一臺(tái)計(jì)算機(jī)表面與其使用者手部皮膚的細(xì)菌組合通常比任何其他樣本與計(jì)算機(jī)使用者的手部皮膚細(xì)菌更加匹配；并且細(xì)菌在物體上可以持續(xù)至多兩周基本不發(fā)生變化。在哈佛大學(xué)最新發(fā)表的研究[16]中，利用宏基因組學(xué)技術(shù)結(jié)合微生物學(xué)、計(jì)算機(jī)理論，研究人員通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間對(duì)一個(gè)人群攜帶微生物的分析研究，得到了個(gè)體特異的并在一段時(shí)間內(nèi)相對(duì)穩(wěn)定的個(gè)體宏基因組特征。對(duì)100多個(gè)個(gè)體的群體進(jìn)行身體部位特異性的微生物宏基因組分析檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)約三分之一的個(gè)體在30～300 d之后的重新分析測(cè)試與之前的宏基因組特征相符，并且個(gè)體間的特異性也較好。因此，發(fā)現(xiàn)人體細(xì)菌DNA足夠的特征以及把細(xì)菌“指紋”和個(gè)體有效地聯(lián)系起來(lái)可能是未來(lái)法醫(yī)物證鑒定分析中的新型分析策略。

俄勒岡大學(xué)的MEADOW等[17]在最新研究中提出了微生物云的概念，即人體釋放到環(huán)境的所有微生物，表明每個(gè)人都攜帶著獨(dú)一無(wú)二的混合細(xì)菌群，并散發(fā)至空氣中。研究人員通過(guò)過(guò)濾設(shè)備收集試驗(yàn)對(duì)象釋放的所有微生物并進(jìn)行宏基因組學(xué)分析，通過(guò)微生物云可以辨別絕大多數(shù)試驗(yàn)對(duì)象，并且還發(fā)現(xiàn)空氣中的顆粒微生物比沉積到物體表面的顆粒微生物更能體現(xiàn)個(gè)人特征；但是研究人員也表示，此發(fā)現(xiàn)建立于無(wú)菌背景，換到大的或者充滿灰塵的空間，他們并不確定研究結(jié)果是否能夠被重復(fù)，需要更深入的研究來(lái)驗(yàn)證。

針對(duì)毛發(fā)所攜帶的微生物宏基因組學(xué)分析及其在法醫(yī)學(xué)鑒定中應(yīng)用價(jià)值的探索也已經(jīng)有了初步的嘗試。TRIDICO等[18]對(duì)人類毛發(fā)中的頭發(fā)和陰毛進(jìn)行了基于新一代測(cè)序技術(shù)的宏基因組學(xué)分析，結(jié)果表明，人類陰毛有可能成為獨(dú)立的證據(jù)而作為其他結(jié)果的佐證，尤其是性侵相關(guān)案件中，當(dāng)其他證據(jù)不足時(shí)，有可能通過(guò)分析侵害者或受害者陰毛宏基因組而得到有用信息。

除了皮膚與毛發(fā)相關(guān)微生物，口腔微生物尤其是唾液微生物也可能具有重要的法醫(yī)學(xué)應(yīng)用價(jià)值。人類口腔唾液中含有約700～800種細(xì)菌，密度達(dá)到1.4× 108/mL[19]。案件中出現(xiàn)的咬痕可能作為法醫(yī)鑒定的物證之一，但口腔或唾液DNA容易受到唾液酶的降解，這種情況下，唾液微生物組成可能會(huì)指示咬痕制造者的個(gè)體信息。然而口腔微生物組成受口腔衛(wèi)生、飲食、地理環(huán)境、遺傳等多方面因素的影響，需要更多研究才能驗(yàn)證口腔或唾液宏基因組是否能夠提供準(zhǔn)確可靠的身份匹配信息。

2.2 在案發(fā)現(xiàn)場(chǎng)生物斑跡來(lái)源鑒定中的應(yīng)用

在法醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，土壤、水體甚至植物等與案發(fā)現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)的可疑物證應(yīng)用于案件調(diào)查已有上千年的歷史[20]。土壤檢驗(yàn)可為犯罪嫌疑人和犯罪現(xiàn)場(chǎng)是否具有關(guān)聯(lián)提供極為重要的證據(jù)，并為案件的偵破提供方向和范圍。以往對(duì)土壤的檢驗(yàn)主要包括顏色、質(zhì)地、物質(zhì)成分以及對(duì)地質(zhì)學(xué)特征加以區(qū)別。土壤含有大量多樣性的微生物，隨著分子生物學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，人們對(duì)土壤微生物的認(rèn)識(shí)不斷加深。早期的研究主要運(yùn)用末端限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性（terminal-restriction fragment length polymorphism，T-RFLP）分析[21]和擴(kuò)增長(zhǎng)度異質(zhì)性聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（amplicon length heterogeneity-polymerase chain reaction，ALH-PCR）[22]等常用DNA指紋技術(shù)來(lái)分析土壤等環(huán)境樣品的微生物基因多態(tài)性。HORSWELL等[23]最先將細(xì)菌16S rRNA分析方法應(yīng)用于法庭科學(xué)的土壤分析當(dāng)中，他們對(duì)不同來(lái)源的土壤樣品進(jìn)行了細(xì)菌總DNA的提取后，再用細(xì)菌的16S rRNA基因特異引物對(duì)所提取的DNA進(jìn)行PCR擴(kuò)增，經(jīng)酶切與電泳后獲得各土壤樣本的圖譜；依據(jù)圖譜所含峰的數(shù)目和位置，結(jié)合統(tǒng)計(jì)學(xué)公式計(jì)算樣品間的相似度，從而推斷樣品間的關(guān)系；通過(guò)細(xì)菌的16S rRNA基因序列的比較，發(fā)現(xiàn)不同土壤間包含的細(xì)菌群體存在較大的差異性，且這些細(xì)菌群落在相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)保持一定的平衡。以上方法均是在微生物種屬構(gòu)成不明確的情況下對(duì)所提取的土壤微生物DNA片段長(zhǎng)度多態(tài)性的比較，不同樣本間的分辨率較低。

新一代高通量測(cè)序技術(shù)的出現(xiàn)與發(fā)展，推動(dòng)了宏基因組學(xué)應(yīng)用于法醫(yī)鑒定相關(guān)的土壤與環(huán)境微生物多樣性分析及群落構(gòu)成鑒定。KHODAKOVA等[24]對(duì)兩個(gè)不同城市不同地點(diǎn)的土壤微生物，分別利用鳥(niǎo)槍法全基因組測(cè)序或基于非特異性擴(kuò)增后測(cè)序的宏基因組學(xué)技術(shù)，通過(guò)種屬注釋、聚類分析后發(fā)現(xiàn)，基于非特異性擴(kuò)增的宏基因組數(shù)據(jù)更能區(qū)分不同地點(diǎn)的土壤樣本。然而，TIMS等[25]在嘗試?yán)闷つw指紋微生物群落作為法醫(yī)學(xué)依據(jù)來(lái)指示個(gè)體所在地點(diǎn)與環(huán)境時(shí)，沒(méi)有得到理想的結(jié)果。值得注意的是，土壤及環(huán)境微生物如果在近距離和短的時(shí)間范圍內(nèi)變化太大，則不能代表性地指示某一現(xiàn)場(chǎng)或位置。因此，LENZ等[26]建議用土壤中的固氮菌類這一相對(duì)穩(wěn)定和具有代表性的特定菌群作為法醫(yī)學(xué)鑒定中指示地點(diǎn)相關(guān)信息的依據(jù)。

分子生物學(xué)是法醫(yī)學(xué)中分析犯罪現(xiàn)場(chǎng)遺留血斑與其他生物斑跡的重要工具。在生物斑跡的物種鑒定、斑跡成分分析、DNA譜圖分析中，實(shí)際可用于分析的核酸質(zhì)量和含量不一定足夠高。傳統(tǒng)的基因檢測(cè)方法需要100～500 pg DNA含量才能得到較好的結(jié)果，并且其中痕量DNA往往被掩蓋而無(wú)法測(cè)得。BRENIG等[27]利用深度測(cè)序平臺(tái)結(jié)合宏基因組學(xué)分析1個(gè)案件中不明來(lái)源的血斑，對(duì)其進(jìn)行全基因組擴(kuò)增后測(cè)序，通過(guò)比對(duì)已知微生物和哺乳動(dòng)物數(shù)據(jù)庫(kù)，發(fā)現(xiàn)了該血斑的宏基因組組成及來(lái)源，即使是含量很低的成分也能鑒定，表明宏基因組學(xué)可用于法醫(yī)學(xué)中未知斑跡的組成與來(lái)源分析鑒定。

2.3 在藥物濫用檢測(cè)中的應(yīng)用

除了在個(gè)體識(shí)別、案發(fā)現(xiàn)場(chǎng)鑒定中的可能作用，口腔微生物還可能在法醫(yī)毒理學(xué)相關(guān)領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。對(duì)于毒品攝入的鑒定，常規(guī)體內(nèi)檢測(cè)主要是以尿液、血液或器官作為檢驗(yàn)材料。目前，毒品檢測(cè)主要是以金標(biāo)法進(jìn)行尿液檢測(cè)，具有快速、方便、準(zhǔn)確率高等特點(diǎn)。但在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)藥物濫用與否時(shí)，唾液更加容易采集，且具有不受時(shí)間、地點(diǎn)的限制，無(wú)需對(duì)收集人員進(jìn)行專門(mén)訓(xùn)練，可防止摻假替換等優(yōu)點(diǎn)，是濫用藥物現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)較好的生物檢材。然而，無(wú)論對(duì)于尿液、血液還是唾液，毒品在人體內(nèi)具有一定的代謝周期，超過(guò)代謝周期的時(shí)間期限則無(wú)法檢測(cè)到毒品的攝入情況。因此，開(kāi)發(fā)一種時(shí)效性更長(zhǎng)久的吸毒確認(rèn)鑒定方法，對(duì)于指導(dǎo)公安實(shí)戰(zhàn)、促進(jìn)全面禁毒工作顯得尤為重要。

甲基苯丙胺（俗稱冰毒）作為新型毒品的典型代表，其濫用已在全球呈蔓延趨勢(shì)。甲基苯丙胺濫用者具有的一系列健康問(wèn)題中，一般都伴有口腔疾病，嚴(yán)重者甚至可以發(fā)展為“冰毒嘴”[28，29]。因此有理由推斷，甲基苯丙胺的濫用會(huì)改變口腔微生物群落構(gòu)成，通過(guò)宏基因組學(xué)技術(shù)分析檢測(cè)口腔微生物可以判斷被檢測(cè)者是否存在濫用冰毒的情況，并且不受甲基苯丙胺在體內(nèi)代謝周期的影響。對(duì)于海洛因、鴉片、大麻等其他毒品的檢測(cè)，也可以比較攝入前后口腔微生物組成的變化，以及比較這幾種毒品對(duì)口腔微生物的影響差異。

3 展 望

微生物是一個(gè)巨大的基因資源庫(kù)。利用宏基因組學(xué)技術(shù)可揭示環(huán)境及動(dòng)植物相關(guān)微生物的多樣性?；诟咄繙y(cè)序的宏基因組學(xué)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)、醫(yī)藥業(yè)、環(huán)境治理等領(lǐng)域[30-32]，在法醫(yī)學(xué)鑒定方面的應(yīng)用也有更廣泛的前景。第一，在不能夠提取到清晰可用的指紋并且沒(méi)有個(gè)體DNA的情況下，宏基因組學(xué)通過(guò)分析接觸物表面及環(huán)境微生物、微生物云的分布與構(gòu)成，可應(yīng)用到犯罪取證領(lǐng)域，輔助個(gè)體識(shí)別，使其有望成為繼指紋之后的又一身份特征而輔助案件的偵查。第二，宏基因組學(xué)檢測(cè)土壤等環(huán)境微生物以及生物斑跡的來(lái)源與組成，可以作為指示案發(fā)現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)取證信息的依據(jù)。第三，通過(guò)宏基因組學(xué)技術(shù)檢測(cè)口腔微生物的變化特征來(lái)輔助吸食毒品的檢測(cè)，如果證實(shí)其可行性，則可能克服藥物時(shí)效性問(wèn)題而給藥物濫用檢測(cè)領(lǐng)域帶來(lái)進(jìn)一步的發(fā)展。最后，未來(lái)很可能開(kāi)發(fā)出一個(gè)高質(zhì)量、全面、系統(tǒng)的法醫(yī)宏基因組數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)促進(jìn)和提升宏基因組數(shù)據(jù)的積累、挖掘和共享來(lái)快速準(zhǔn)確地輔助法醫(yī)鑒定中的相關(guān)應(yīng)用。

但是宏基因組學(xué)在法醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究應(yīng)用剛剛開(kāi)始，還有很多理論和技術(shù)問(wèn)題需要在實(shí)際應(yīng)用中不斷完善和提高。個(gè)體微生物檢測(cè)技術(shù)與指紋和DNA技術(shù)相比，特異性和穩(wěn)定性還有待進(jìn)一步驗(yàn)證。未來(lái)在法醫(yī)學(xué)實(shí)踐中，除了現(xiàn)有的個(gè)體識(shí)別、案發(fā)現(xiàn)場(chǎng)物證來(lái)源鑒定、藥物濫用檢測(cè)方面的應(yīng)用，宏基因組學(xué)可能在法醫(yī)病理學(xué)、毒理學(xué)（如特定疾病的病理相關(guān)微生物組成分析）以及尸體微生物分析中都可能有所突破。總之，宏基因組學(xué)在法醫(yī)物證學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展與應(yīng)用將為法醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)與鑒定提供新的研究角度和解決方法。

[1]TURNBAUGH P J，LEY R E，HAMADY M，et al.The human microbiome project[J].Nature，2007，449（7164）：804-810.

[2]HANDELSMAN J，RONDON M R，BRADY S F，et al.Molecular biological access to the chemistry of unknown soil microbes：a new frontier for natural products[J].Chem Biol，1998，5（10）：R245-R249.

[3]CHEN H，JIANG W.Application of high-throughput sequencing in understanding human oral microbiome related with health and disease[J].Front Microbiol，2014，5：508.

[4]QIN J，LI R，RAES J，et al.A human gut microbial gene catalogue established by metagenomic sequencing[J].Nature，2010，464（7285）：59-65.

[5]SANFORD J A，GALLO R L.Functions of the skin microbiota in health and disease[J].Semin Immunol，2013，25（5）：370-377.

[6]LóPEZ-PéREZ M，MIRETE S.Discovery of novel antibiotic resistance genes through metagenomics[J]. Recent Adv DNA Gene Seq，2014，8（1）：15-19.

[7]LUDWIG W，SCHLEIFER K H.Bacterial phylogeny based on 16S and 23S rRNA sequence analysis[J]. FEMS Microbiol Rev，1994，15（2-3）：155-173.

[8]ANZAI Y，KIM H，PARK J Y，et al.Phylogenetic affiliation of the pseudomonads based on 16S rRNA sequence[J].Int J Syst Evol Microbiol，2000，50（Pt4）：1563-1589.

[9]Di BELLA J M，BAO Y，GLOOR G B，et al.High throughput sequencing methods and analysis for microbiome research[J].J Microbiol Methods，2013，95（3）：401-414.

[10]ALAN G，SARAH J P.Microbes as forensic indicators[J].Trop Biomed，2012，29（3）：311-330.

[11]BUDOWLE B，SCHUTZER S E，BREEZE R G，et al.Microbial Forensics[M].2nd ed.San Diego：Academic Press，2011.

[12]COSTELLO E K，LAUBER C L，HAMADY M，et al. Bacterial community variation in human body habitats across space and time[J].Science，2009，326（5960）：1694-1697.

[13]CHEN Y E，TSAO H.The skin microbiome：current perspectives and future challenges[J].J Am Acad Dermatol，2013，69（1）：143-155.

[14]BLASER M J.Harnessing the power of the human microbiome[J].Proc Natl Acad Sci USA，2010，107（14）：6125-6126.

[15]FIERER N，LAUBER C L，ZHOU N，et al.Forensic identification using skin bacterial communities[J]. Proc Natl Acad Sci USA，2010，107（14）：6477-6481.

[16]FRANZOSA E A，HUANG K，MEADOW J F，et al. Identifying personal microbiomes using metagenomic codes[J].Proc Natl Acad Sci USA，2015，112（22）：E2930-E2938.

[17]MEADOW J F，ALTRICHTER A E，BATEMAN A C，et al.Humans differ in their personal microbial cloud[J].PeerJ，2015，3：e1258.

[18]TRIDICO S R，MURRAY D C，ADDISON J，et al. Metagenomic analyses of bacteria on human hairs：a qualitative assessment for applications in forensic science[J].Investig Genet，2014，5（1）：16.

[19]LAZAREVIC V，WHITESON K，HERNANDEZ D，et al.Study of inter-and intra-individual variations in the salivary microbiota[J].BMC Genomics，2010，11：523.

[20]RUFFELL A.Forensic pedology，forensic geology，forensic geoscience，geoforensics and soil forensics[J]. Forensic Sci Int，2010，202（1-3）：9-12.

[21]MACDONALD C A，ANG R，CORDINER S J，et al. Discrimination of soils at regional and local levels using bacterial and fungal T-RFLP profiling[J].J Forensic Sci，2011，56（1）：61-69.

[22]MORENO L I，MILLS D K，ENTRY J，et al.Microbial metagenome profiling using amplicon length heterogeneity-polymerase chain reaction proves more effective than elemental analysis in discriminating soil specimens[J].J Forensic Sci，2006，51（6）：1315-1322.

[23]HORSWELL J，CORDINER S J，MAAS E W，et al. Forensic comparison of soils by bacterial community DNA profiling[J].J Forensic Sci，2002，47（2）：350-353.

[24]KHODAKOVA A S，SMITH R J，BURGOYNE L，et al.Random whole metagenomic sequencing for forensic discrimination of soils[J].PLoS One，2014，9（8）：e104996.

[25]TIMS S，VAN WAMEL W，ENDTZ H P，et al. Microbial DNA fingerprinting of human fingerprints：dynamic colonization of fingertip microflora challenges human host inferences for forensic purposes[J].Int J Legal Med，2010，124（5）：477-481.

[26]LENZ E J，F(xiàn)ORAN D R.Bacterial profiling of soil using genus-specific markers and multidimensional scaling[J].J Forensic Sci，2010，55（6）：1437-1442.

[27]BRENIG B，BECK J，SCHüTZ E.Shotgun metagenomics of biological stains using ultra-deep DNA sequencing[J].Forensic Sci Int Genet，2010，4（4）：228-231.

[28]RAVENEL M C，SALINAS C F，MARLOW N M，et al.Methamphetamine abuse and oral health：a pilot study of“meth mouth”[J].Quintessence Int，2012，43（3）：229-237.

[29]BROWN R E，MORISKY D E，SILVERSTEIN S J. Meth mouth severity in response to drug-use patterns and dental access in methamphetamine users[J].J Calif Dent Assoc，2013，41（6）：421-428.

[30]KERGOURLAY G，TAMINIAU B，DAUBE G，et al. Metagenomic insights into the dynamics of microbial communities in food[J].Int J Food Microbiol，2015，213：31-39.

[31]MULCAHY-O’GRADY H，WORKENTINE M L.The challenge and potential of metagenomics in the clinic[J]. Front Immunol，2016，7：29.

[32]BIK H M.Deciphering diversity and ecological function from marine metagenomes[J].Biol Bull，2014，227（2）：107-116.

Application of Metagenomics in Forensic Identification

SA Ri-na1,CAI Ling-yi2,WU Hui-juan1,YAN Jiang-wei3,LIU Xu1,HU Rong1
（1.Beijing Center for Physical and Chemical Analysis,Beijing 100089,China;2.Jining Hospital for Prevention and Treatment of Psychiatric Diseases,Jining 272051,China;3.Beijing Institute of Genomics, Chinese Academy of Sciences,Beijing 100101,China）

With the development of molecular biology and genomics,metagenomics is playing a more important role in forensic science and forensic identification.In recent years,as a branch discipline studying the composition profile and diversity of microbe flora as well as studying the interaction within microbe and with environment,the application of metagenomics has gradually risen and brought new opportunities for forensic identification-related area.In this review,strategy of metagenomics and its application in forensic identification including individual identification,origin determination of biological stain in crime scene and drug abuse detection are summarized.This article aims to elucidate the role and application value of metagenomics in forensic science.

forensic genetics;metagenomics;review;genome,microbial;personal identification

DF795.2

A

10.3969/j.issn.1004-5619.2017.04.014

1004-5619（2017）04-0397-05

2015-11-19）

（本文編輯：柳 燕）

薩日娜（1987—），女，蒙古族，博士，主要從事宏基因組與法醫(yī)學(xué)相關(guān)研究；E-mail：benxiongsrn@126.com

武會(huì)娟，女，博士，主要從事先進(jìn)分子生物學(xué)技術(shù)在司法鑒定中的應(yīng)用研究；E-mail：whjmmwhj@126.com