2025年4月6日，复旦大学法庭科学研究院张素华和王翔团队在国际期刊《分子科学国际期刊》（International Journal of Molecular Sciences）发表了题为“Unveiling the Forensic Potential of Oral and Nasal Microbiota in Post-Mortem Interval Estimati”的研究论文。该研究通过16S rRNA基因测序技术，综合分析了健康志愿者和不同死亡后间隔（PMI）及冷冻条件下人类尸体口腔和鼻腔的微生物群落特征，旨在探索其在法医学PMI推断中的应用价值。
死亡时间（Post-Mortem Interval, PMI）是法医学调查中的关键参数。传统的PMI推断方法，如尸僵、尸斑、尸温等，常受到外部环境因素的显著影响，并且在很大程度上依赖于法医检验人员的主观判断。为提高PMI推断的准确性，法医学领域已发展出多种先进技术，包括法医昆虫学、分子生物学（RNA、DNA、蛋白质分析）、光谱学及影像学技术等。然而，这些方法仍存在精确度有限、对环境条件敏感或在较长PMI时效能不佳等缺点。近年来，研究表明，人体内外微生物群落在宿主死亡后会发生可预测的、系统的变化，这些变化与PMI密切相关。特别是，将微生物组数据与机器学习模型相结合，已显著提高了PMI预测的准确性。口腔和鼻腔微生物群因其在尸体分解过程中的重要作用以及样本采集的便捷性和无创性，成为PMI估算研究中极具潜力的靶点。尽管已有研究探索了口鼻腔微生物与PMI的关系，但多数研究依赖动物模型或样本量较小，且对鼻腔微生物群以及冷冻等环境因素影响的研究相对匮乏，这限制了其在法医学实践中的广泛应用。
该研究收集了10名健康志愿者和34具人类尸体的88份口腔和鼻腔拭子样本，通过16S rRNA基因测序分析了微生物群落的alpha多样性、beta多样性及相对丰度分布。结果显示，健康个体的微生物alpha多样性显著高于尸体；口腔样本的物种丰富度普遍高于鼻腔样本。
图1 主要微生物群落在门和属水平上的组成及相对丰度
在门水平上，口腔和鼻腔菌群均鉴定出与PMI相关的生物标志物，包括厚壁菌门（Firmicutes）、变形菌门（Proteobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidota）、放线菌门（Actinobacteriota）和梭杆菌门（Fusobacteriota）。
图2 门水平的口腔和鼻腔生物标志物的PMI估算
图3 属水平的口腔和鼻腔生物标志物的PMI估算
这些标志物的相对丰度随PMI增加呈现非线性变化，并在PMI的第5天、12天和22天附近观察到关键的转折点。基于这些生物标志物构建的随机森林推断模型显示，口腔菌群无论在门水平还是属水平，其PMI推断的平均绝对误差（MAE）均达到最低（训练集MAE = 2.16天，测试集MAE = 5.14天）。此外，研究还评估了冷冻对微生物群的影响，发现冷冻对门水平的整体微生物组成影响较小，但确实会改变特定门的相对丰度。在属水平上，冷冻与未冷冻尸体的微生物标志物存在显著差异，其中口腔菌群相较于鼻腔菌群表现出更高的稳定性，提示在使用属水平微生物数据推断PMI时应考虑冷冻因素。
图4 冷冻对尸体微生物群落的影响
这项研究工作不仅揭示了人类死亡后口腔和鼻腔微生物群落的动态演变规律，还筛选出了一系列与PMI相关的潜在生物标志物，并证实了其非线性变化特征，为法医学PMI推断提供了新的生物学证据。研究结果强调了口腔和鼻腔微生物群作为PMI推断工具的巨大潜力，特别是口腔微生物群在模型准确性和稳定性方面表现更优，为构建更精确的PMI预测模型奠定了基础。同时，该研究首次系统比较了冷冻对口鼻腔微生物群的影响，强调了在法医实践中应用微生物数据时考虑样本处理条件的重要性。这些发现为未来进一步优化预测模型、深入探索环境因素对微生物动态的影响以及推动法医微生物学的发展提供了宝贵的科学依据和研究方向。
该论文的通讯作者为张素华教授和王翔研究员，第一作者为陈冀博士。研究工作得到了复旦大学法医学研究院、复旦大学生命科学学院现代人类学教育部重点实验室、公安部法医证据与科学技术重点实验室（上海）以及贵州医科大学法医学系等单位的支持。该团队长期致力于法医微生物学研究，旨在开发基于微生物组学的新技术和新方法，以期在法医学实践中提供更精准、更可靠的科学证据。