脱落细胞？接触DNA从哪里来？

早在十几年前，法医科学家们就发现了可以从接触物体上得到个体的基因图谱，并将其来源归结于表皮细胞。时至今日，在进行文献综述的时候，依旧有一些难以忽略的经典文献。例如2008年日本团队发表的Morphological study offragmented DNA on touched objects，从形态学上研究了接触DNA的来源，不少人看了直呼“毁三观”。究竟怎么回事，我们一起来看看吧。

在考虑接触DNA的来源时，脱落细胞是最符合直觉的第一反应。然而在皮肤中，角质形成细胞凝结在表皮的颗粒层中，并随后在穿过角质层时失去其细胞核。这意味着角质层脱落的细胞是不含细胞核的，也就不存在从该细胞中提取DNA的先决条件。实践中，很少能从指纹中找到剥离的细胞核或核状物，但这却不影响最终个体基因图谱的获取。

为了研究皮肤表面的接触DNA，作者选择了相较于手指更容易出汗、且角质层更薄的颈部皮肤作为研究对象，从两个尸检对象和六名志愿者身上取得样本，志愿者使用95%乙醇清洁采样区域后在30℃的无菌室中静坐30min，用无菌水润湿的棉签在颈部皮肤表面按压10s。

在形态学上，将两个尸检对象的皮肤样本经过处理、包埋、切片、染色等过程，在透射电子显微镜下观察。

图1.人体皮肤组织的电子显微照片。颗粒层中纺锤形细胞的核显示出沿核膜（箭头）的电子致密成分。上部细胞富含角蛋白透明质酸颗粒，外观扁平，核浓缩，失去了通常的形状（箭头）。

挤压棉签，将液体滴在有胶棉涂层的格栅上，风干后以45°度角进行铂金阴影投射，在JEM 1200EX电子显微镜下观察。

                                   图2.铂金阴影投射中棉签对象的电子显微照片。阴影图像显示棉签上有DNA片段。

在免疫组织化学上，用兔源多克隆ssDNA（单链DNA，single-stranded DNA）单抗对样本进行验证。将尸检样本和棉签样本分别经过处理，在光学显微镜和透射电子显微镜下观察。

                                       图3.显示人皮肤组织的ssDNA抗体免疫组织化学染色的光学显微照片。阳性染色反应位于剥离的核样物体上（箭头）和分层的角质化细胞的最上层（箭头）。

                                            图4. ssDNA抗体免疫组织化学染色的电子显微镜照片显示了人类皮肤组织。阳性染色反应位于皮肤的角质层。

                                    图5. ssDNA免疫组织化学染色的棉签对象的电子显微照片。观察到阳性染色反应。

在分子生物学上，采用了提取后进行琼脂糖电泳、定量PCR以及STR扩增，证明了能从皮肤表面取得个体的DNA，且DNA来源于个体本人，在此就不再赘述。

根据电子显微镜分析（图1）表明，颗粒层中纺锤形细胞的核沿核膜具有电子致密成分。富含角蛋白透明质颗粒的上层细胞被弄平，其细胞核浓缩并失去了形状。为了验证表皮中是否存在核或DNA，作者使用ssDNA抗体检测了人类皮肤标本，从而可以检测到片段化的DNA。

免疫组织化学染色数据显示，不仅皮肤表面剥离的核样物体中有阳性反应，分层的角质化细胞的最上层也有阳性反应（图3）。而根据前人的研究，指纹中很少能够检测到剥离的细胞核，但却能不断检测到痕量DNA。因此，作者重复对分层的角质化细胞最上层进行免疫定位分析。免疫电子显微镜显示，ssDNA免疫反应位于皮肤的角质层（图4）。这一观察结果表明，片段化的单链DNA来源于角质层。进一步的研究验证了从六名志愿者的皮肤表面获得的棉签中也存在ssDNA（图5）。

最后利用铂金阴影法，同样利用电子显微镜观察到了棉签样本上的片段DNA（图2）。由于这一方法不涉及任何分子生物学处理，棉签上的DNA只可能来源于皮肤表面。

本文通过形态学和免疫组织化学分析，证明了表皮上的DNA主要来源是游离的单链DNA片段，解释了为什么尽管接触痕迹上几乎没有脱落的细胞核，但仍然能检出个体的基因图谱。可以想象，从角质层的表皮细胞中脱落的游离DNA通过汗液留在皮肤表面，构成了接触DNA的主要成分。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.fsigen.2008.09.002