基于光、质谱分析及微生物组学技术推断死亡时间的实验研究

Estimation of postmortem interval (PMI) is one of the most important tasks in forensic judicial identification. However, accuracy of existing methods used in practice has been limited and is susceptible to environmental factors. Therefore, it is possible to solve these problems with comprehensive biological methods for PMI estimation. In this study, temporal changes of functional groups and protein components from postmortem biological samples (including animals and human tissues and bloodstain) under different internal and external factors are investigated by using biospectroscopy and proteomics in order to establish models based on big data for PMI estimation; 16S rRNA genes and metagenomics sequencing methods are used for elucidating microbial succession in the body under different environmental factors and then potential biomarkers of succession time are identified by bioinformatics. Our study has potential to reveal the influence of environmental factors and causes of death on postmortem changes in biological samples, providing the theoretical fundamental for accurate PMI estimation.

死亡时间推断是法医学司法鉴定实践中的重点与难点，而现有死亡时间推断方法普遍存在准确性差、易受环境因素影响等问题，因此，综合利用生物学的新方法推断死亡时间可能是解决上述问题的重要途径。本项目拟在前期研究的基础上，采用光谱分析方法结合蛋白质组学技术，研究不同体内外因素影响下，生物检材（包括动物、人体组织样本以及血痕）的物质官能团化学以及蛋白质组学的时序性变化规律，建立推断死亡时间的大数据模型；同时应用16S rRNA测序及宏基因组测序技术，研究不同环境条件下死亡机体体内菌群的演替变化及其规律，采用生物信息学分析技术，筛查出具有时间演替变化特点的体内菌群特征性生物学标记物；本研究拟通过红外光谱学、蛋白质组学及死亡微生物组学技术阐释环境和死亡原因等体内外因素对死后生物样本变化的影响，结合并优化传统推断死亡时间的方法，为建立综合性推断死亡时间的多元体系奠定理论基础。

准确推断死亡时间是法医学鉴定的核心任务之一，也是公安侦查死亡案件的重要抓手，同时也是法医学工作者长期面临的难题。本课题以既往研究工作为基础，提出了基于光谱学、代谢组学和死亡微生物组学为主要手段的研究思路，并结合大数据与人工智能算法对数据进行处理，期望将死亡时间推断的准确性进行有效提升。. 课题组构建了多种不同死后条件下（温度、湿度、载体等）的动物及体液斑模型，以FTIR 光谱技术为重要手段，应用化学计量法对检测结果进行分析，获得死后不同组织、体液斑的死后时序性变化规律，建立了推断PMI的新算法模型。以质谱分析为基础的代谢组学则研究瞄准不同死因条件下的死后时序性变化，建立了复杂疑难死因诊断与死亡时间的关联质谱诊断系统，为研究复杂死后环境条件下的死因诊断建立了基础。在死亡微生物组学方面，聚焦尸体降解过程中实质器官菌群迁移规律，发现多种细菌不同时段出现于机体死后2天以上的器官中，菌群变化对于尸体各个降解阶段（15天内）的PMI推断均有意义。同时将AI算法引入数据分析，展示出良好的应用前景。. 在项目支持下，课题组研究水平上了新台阶。5年时间先后发表学术论文48篇，其中SCI收录45篇，在死亡时间推断研究方向课题组SCI论文数位居全球第一位。先后培养毕业博士研究生7名，硕士研究生5名。获批专利2项。项目组成员受邀在多个国内、国际学术交流会做大会报告或主持人，并受邀为复旦大学、中山大学、苏州大学、南京医科大学等单位做专题学术报告。. 在项目支持下，分别于2018、2019和2020年在西安举办了三次以“命案发生时间推断”为专题的学术研讨会，300余名国内同行和专家参会。受【法医学】杂志组稿邀请，出版了“命案发生时间推断”特刊，其中王振原教授领衔发表的文章获得2022年度中文高被引论文，公安和特种医学类论文引用第一位。根据办案单位的实际需求有所变化，王振原教授基于死亡后时序性尸体改变的研究基础上率先提出了“湮灭性损伤evanescent trauma”鉴识的新概念，这是中国法医学者罕有提出的原创概念。