医学生命科学检索引擎pubmed上搜索“DNA methylation age estimation(DNA甲基化 年龄预测)”得到的历年文献数量的变化图(横轴为年份 , 竖轴为文献数量)
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除这种运用大数据和高通量DNA甲基化测序的研究 , 也有一些学者关注能否用极少的CG位点就能高精度地预测年龄 , 从而提高其应用性 。 毕竟每次年龄预测都需要做很多实验是很烧钱的 , 因此目前为止这一技术很难应用在医疗、生理学以外的领域 。
目前DNA甲基化年龄预测的应用性研究主要集中在法医学领域 。 一个叫ELOVL2的基因被众多研究证实是可简单高精度预测人类年龄的 , 它往往只需要少于10个的CG位点 , 就可以得到误差为7岁左右的精度预测年龄 。 还有一些其他基因 , 虽然不如ELOVL2如此与年龄相关 , 但与ELOVL2一起构成的多位点的年龄预测模型能达到更好的预测精度 。
除了人类 , 年龄预测还可以应用于何处?
对于生态学 , “年龄”也同样是重要信息 。 想要准确预测生物未来濒危的程度 , 对于未来个体数量变化的掌握是必要的 。 而掌握个体数量的变化 , 就需要掌握该生物的生活史 , 也就是掌握数量变化的规律:何时性成熟?何时繁殖?繁殖适龄有多长?寿命有多长?如果不知道年龄 , 这些生活史问题都无法作答 。
像树木 , 贝类等有年轮可以提供年龄的信息 , 但如果是难以长期跟踪观察的物种 , 或体态特征并没有明显地伴随年龄增长而变化的物种 , 想从外部特征观察得知年龄是很难的 。 这时如果能从生物组织标本得到年龄信息 , 会是对该物种的认知及保育工作的一项革命性突破 。
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然而 , 针对人类以外的哺乳动物 , 这个领域的研究仍处于萌芽阶段 。 虽然也有一些研究与上述Horvath2013的研究采用一样的方法 , 从最根本的全基因组探索与年龄有关的DNA甲基化基因位点 , 但和人类研究的财力和系统化的数据库的比起来 , 还是属于极少数 。
更多研究的年龄预测模型所采用的基因位点 , 基本都取自人类或实验室小鼠的研究 。 在野生哺乳动物领域 , Polanowski等的2014年座头鲸的研究是头一个 , 再之后陆陆续续出现了灰狼、长耳鼠耳蝠、黑猩猩、草原狒狒、小林姬鼠等等的研究 。
值得注意的是 , 这里提到的所有研究所用样本都为血液、皮肤之类 , 目前还没有研究使用野外最好收集的粪便作为研究样本 。
粪便的研究难做是有原因的 。 DNA甲基化具有组织各异性 , 也就是说 , 血液里的甲基化变化和肠壁细胞的甲基化变化不一定相同 。 同时 , 可供参考的人类、小鼠先前研究的样本很少有用粪便或肠壁细胞来进行年龄预测 , 所以没什么可以参考的 。 因此 , 以粪便为样本做研究就像瞎猫捉老鼠 , 碰到基本靠运气 。 加之 , 粪便DNA劣化严重 , 已有研究的基因都不一定还保存在样本里 。 当然 , 以粪便为样本的高通量DNA甲基化测序 , 可以帮助研究者从头找到粪便样本里可用的基因 , 这也许是最省时、最系统的研究方法 , 但这需要足够的研究经费 。
我们希望未来有一天 , 来到一片荒无人烟的大地 , 拾起落在地上的那一块黑金(粪便) , 分析一下就可以知道它的主人年方几何 。 当然 , 前途仍然漫漫 。
参考文献:
【1】Horvath, S. (2013). DNA methylation age of human tissues and cell types.Genome biology,14(10), 3156.
【2】Zbie?-Piekarska, R., Spólnicka, M., Kupiec, T., Makowska, ?., Spas, A., Parys-Proszek, A., ... & Branicki, W. (2015). Examination of DNA methylation status of the ELOVL2 marker may be useful for human age prediction in forensic science.Forensic Science International: Genetics,14, 161-167.
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