《Genes》：Integrative Forensic Genetics, Biochemical, and Histological Methods for Reconstructing Biological Profiles from Aged Human Skeletal Remains
Irena Zupani? Pajni? and
Tamara Leskovar
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这篇综述系统总结了（NGS）、（FIGG）等分子遗传学技术，（δ13C）、（δ15N）、（δ66Zn）、（87Sr/86Sr）等多同位素分析，（DNA）甲基化（CpG位点）年龄估计及牙骨质年轮线（TCA）等方法。文章主张，在降解遗骸的生物学信息重构中，应根据样本的保存状态，整合而非孤立地应用这些互补技术，构建多层次、跨时间尺度的个体生命史档案，以超越传统形态学方法的局限，增强身份识别的准确性与深度。
1. Introduction
在法医学和生物考古学领域，从古老或严重降解的人类骨骼遗骸中重建个体生物学特征是一项重大挑战。当传统的身份识别方法失效时，整合分子遗传学、生物化学与组织学技术的综合方法，为我们打开了从这些沉默的遗骸中提取丰富信息的大门。这种方法不再依赖单一技术，而是根据遗骸的保存状况，有策略地组合多种手段，共同拼凑出一个人的性别、祖先、亲缘关系、年龄、饮食、迁徙历史与地理来源等多维度生命图谱，显著提升了身份识别与历史重建的潜力。
2. Integrative Analytical Framework for Biological Profile Reconstruction
成功的生物学特征重建始于对骨骼遗骸保存状态的评估。高密度的骨骼元素，如颞骨岩部，因结构致密、重塑活动少，通常能提供更高质量的（DNA），是基因组分析的优选材料。而牙釉质和胶原蛋白若保存良好，则可能更适用于蛋白质组学或同位素分析。一个以保存状况为指导的综合分析框架至关重要。在此框架下，不同方法提供的信息互补而非矛盾：遗传祖先反映了深层的种群历史，同位素特征则记录了较短期内的迁徙与地理居留信号；基于（DNA）甲基化的年龄估计与组织学方法（如牙骨质年轮线）则提供了不同时间尺度与生物基础的年龄指标。整合这些多模态证据，需理解每种方法的时空分辨率和生物特异性，从而构建出更稳健、透明的个体生命史重建。
3. Sex Determination
性别判定是生物学特征重建的基础步骤。当骨骼形态学方法因遗骸保存不完整或为未成年人而不可靠时，分子遗传学方法提供了精确的解决方案。常用的方法包括扩增（X）、（Y）染色体同源区域的amelogenin检测、针对（Y）染色体的（qPCR）以及（Y-SNP）分型。这些方法通常针对短片段（<150 bp），适用于降解的（DNA）样本。在（DNA）保存极差的情况下，还可以转向分析牙釉质中保存的性特异性amelogenin肽段。通过基于质谱的蛋白质组学方法（如LC-MS/MS）检测这些肽段，可在（DNA）完全降解后仍实现可靠的生物学性别判定，成为连接分子遗传学、骨学与生化分析的重要桥梁。
4. Forensic DNA Intelligence (FDI)
法医（DNA）情报旨在（STR）分型无法提供有效线索时，利用生物样本生成调查线索。其最新发展是法医调查遗传谱系学（FIGG）。该技术通过全基因组芯片或测序获取高密度（SNP）图谱，并上传至公共家谱数据库（如GEDmatch PRO）进行匹配，可识别出远至五级（例如曾-曾-祖父母到曾-曾-孙或堂表亲的下一代）的亲缘关系。例如，ForenSeq Kintelligence试剂盒针对10,230个（SNP），专为低模板量、降解的法医样本优化，能够从少至0.1纳克的（DNA）中生成可靠图谱，同时提供性别、表型（如头发和眼睛颜色）和生物地理祖先信息。这使得（FIGG）成为解决无名遗骸和历史悬案的有力工具。
5. DNA Methylation Analysis for Chronological Age Estimation
（DNA）甲基化，特别是在CpG位点的变化，已成为估算遗骸中个体实际年龄的有力分子生物标志物。甲基化模式与年龄有强相关性，在骨骼和牙齿中也能稳定保存。研究已识别出多个与年龄高度相关的基因位点，如（ELOVL2）、（FHL2）、（KLF14）、（PDE4C）和（EDARADD）。针对骨骼优化的甲基化年龄预测模型，例如VISAGE增强工具，其平均绝对误差可低至3.4年。与更易变的端粒长度等方法相比，（DNA）甲基化是目前法医实践中最为准确的分子年龄估计方法。将这种表观遗传时钟与遗传、同位素证据相结合，能显著细化对无名死者的生物学特征刻画。
6. Tooth Cementum Annulation (TCA)
牙骨质年轮线是一种组织学年龄估计方法，它依赖于在牙根表面观察到的、被解释为年增长带的明暗交替层。通过计数这些年轮并加上牙齿的平均萌出年龄，可以估算成年个体的死亡年龄。在标准化操作下，其95%置信区间可控制在±2.5年内。尽管在法医实践中，基于牙根透明度的技术（如Lamendin法）因更简便而更常用，但在牙骨质微结构保存良好且需要高分辨率年龄指标时，（TCA）提供了一种独立的、非分子层面的年龄证据，可与分子年龄估计方法形成有效互补。
7. Isotope Analyses
稳定同位素分析为重建个体生活史提供了独立于遗传信息的视角。骨骼和牙齿中的同位素比值记录了饮食、水源和当地环境的“化学指纹”。碳（δ13C）和氮（δ15N）同位素主要用于揭示饮食结构，例如区分海洋与陆地资源、C3与C4植物摄入以及营养级位置。锌（δ66Zn）同位素是新兴的饮食代理指标，有助于区分动物性与植物性蛋白质摄入。硫（δ34S）、氢（δ2H）、氧（δ18O）同位素以及放射性成因的锶（87Sr/86Sr）和铅同位素比值，则能反映地质环境和气候信息，用于推断地理来源和迁徙模式。由于骨骼持续重塑而牙齿一经形成即不再变化，对比分析不同骨骼和牙齿组织的同位素值，可以重建个体从童年到成年晚期的饮食与环境变迁史，为法医调查提供关键的溯源线索。
8. Discussion
分子遗传学与稳定同位素技术的整合，代表了法医身份识别科学的一次变革性进步。ForenSeq Kintelligence试剂盒等工具能从高度降解的骨骼中恢复全面的（SNP）谱，支持性别、祖先、表型和远亲缘关系推断。同位素分析则从环境角度补充了个体的地理移动、饮食实践和生理变化信息。将这两种独立但协同的证据线结合，能够构建出远比单一方法更细腻的个体传记。此外，（DNA）甲基化年龄估计和（TCA）提供了精确的年龄锚点，而基于牙釉质蛋白质组学的性别判定则在（DNA）缺失时提供了可靠替代方案。这种多学科框架不仅极大增强了在常规方法失效时的身份识别能力，也深化了我们对人类历史、迁徙和适应的理解。未来的方向应侧重于优化（SNP）与同位素参考数据库，并建立标准化的综合分析流程。
9. Conclusions
从老化骨骼遗骸中构建详尽的生物学特征，正通过分子遗传学、稳定同位素分析、（DNA）甲基化分析、（TCA）和人类学评估的汇聚而日益成为现实。先进基因组学工具能从微量降解样本中获取信息，同位素分析揭示了生命历程中的地理与饮食历史，而甲基化与（TCA）则提供了精确的年龄约束。将这些方法整合到一个以保存状况为指导的框架中，使得每种技术都能在其最适宜的时空与生物分辨率下发挥作用。证据的互补性增强了整体解释的鲁棒性，减少了单一方法可能带来的过度解读。这种综合性的多学科方法，正在将沉默的骨骼遗骸转化为信息丰富的生物档案，不仅为解决当代法医案件提供关键线索，也极大地推动了对人类生命历程与历史的深度解读。
