Universität zu Köln

Fleckhaus, Jan Felix ORCID: 0000-0001-7623-9198 (2023). Epigenetische Altersschätzung in der forensischen Fallarbeit unter Berücksichtigung der biogeografischen Herkunft. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

In dieser Arbeit wurde der mögliche Einfluss der Herkunft einer Person auf die epigenetische Altersschätzungen über DNA-Methylierungsmarker untersucht. Dazu wurden zwei Probenkollektive aus dem Mittleren Osten und Zentraleuropa verglichen. Ziel war es, dass die Ergebnisse dieser Studie als Referenz für zukünftige Altersschätzungen in der forensischen Fallarbeit verwendet werden können. Deshalb wurde im ersten Teil dieser Arbeit eine Multiplex-Strategie zur quantitativen Methylierungsanalyse mittels der Pyrosequenzierung etabliert und validiert, die einen optimierten experimentellen Arbeitsablauf für die Untersuchung von Spurenproben darstellt. Im Vergleich zur etablierten Singleplex-Strategie ermöglicht die neue Multiplex-Strategie die gemeinsame Analyse mehrerer CpG-Targets, wodurch Altersschätzungen mit mehreren Targets insgesamt mit einer deutlich höheren Sensitivität durchgeführt werden können. Für die Altersschätzungen der vergleichenden Populationsstudie wurden fünf CpGs untersucht, die mit den Genen ELOVL2, MIR29B2CHG, FHL2, KLF14 und TRIM59 assoziiert sind. Es wurden populationsspezifische Modelle trainiert und getestet, die für beide Populationen präzise Altersschätzungen erlauben. Die Schätzungen unterschieden sich jedoch zwischen den Modellen aufgrund signifikanter Unterschiede der altersabhängigen Methylierung der CpGs in MIR29B2CHG, FHL2 und KLF14 systematisch um etwa 4 Jahre voneinander. Folglich stellt die Anwendung populationsspezifischer Modelle eine Möglichkeit dar, die Genauigkeit epigenetischer Altersschätzungen zu erhöhen. Gleichzeitig führt eine nicht korrekte Zuordnung von Proben zu populationsspezifischen Modellen zu großen Schätzfehlern. Diese spezifischen Modelle sollten somit nur dann verwendet werden, wenn die Herkunft einer Person mit hinreichender Sicherheit bekannt ist. Andernfalls sollten zur Vermeidung großer Schätzfehler populationsunspezifische Modelle verwendet werden, die auf den kombinierten Referenzdaten verschiedener Populationen basieren. Mit dem im Rahmen dieser Arbeit trainierten populationsunspezifischen Modell konnte das Alter für beide untersuchten Populationen mit moderaten mittleren absoluten Fehlern von 3,81 bzw. 3,31 Jahren geschätzt werden. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass zur möglichst genauen Schätzung des chronologischen Alters bzw. zur Vermeidung großer Schätzfehler, Strategien entwickelt werden sollten, um die Herkunft als Co-Faktor für die epigenetische Altersschätzungen miteinzubeziehen.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Translated abstract:	Abstract Language This work investigated the potential impact of a person’s ancestry on epigenetic age estimations by DNA methylation analysis. Comparing a Middle East and a Central European population. The aim was to provide results that could be used as a reference for future age estimation in forensic case work. Therefore, in the first part of this study, a multiplex strategy for quantitative methylation analysis via pyrosequencing was established and validated as an optimized experimental workflow for trace samples. In comparison to the established singleplex strategy, the new multiplex strategy enables the joint analysis of several CpG targets, which makes age estimations with several targets more sensitive overall. For the age estimations in the comparative population study, we targeted five CpGs associated with the genes of ELOVL2, MIR29B2CHG, FHL2, KLF14 and TRIM59. By training and testing population specific models, accurate age estimations were achieved for both population groups. Estimations between the population specific models, however, differed significantly by approximately 4 years due to systematic differences in the age-dependent methylation of the CpGs in MIR29B2CHG, FHL2 and KLF14. The application of population specific models thus represents an opportunity to increase the accuracy of epigenetic age estimations. At the same time, incorrect assignment of samples to population specific models would lead to very large estimation errors. For this reason, such models should only be used if the ancestry of a person is known with sufficient certainty. Otherwise, to avoid large estimation errors, population unspecific models based on the combined data sets of different populations should be used. The combined model trained in the present study estimated the ages for both populations with mean absolute errors of 3.81 and 3.31 years, respectively, and thus, with still moderate accuracy. The results of this work clearly show that in order to estimate the chronological age as accurately as possible and to avoid large estimation errors, strategies should be developed to include ancestry as a co-factor for epigenetic age estimations. English
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Fleckhaus, Jan Felix jfleckhaus@icloud.com orcid.org/0000-0001-7623-9198 UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-720346
Date:	2023
Place of Publication:	Köln
Language:	German
Faculty:	Faculty of Medicine
Divisions:	Faculty of Medicine > Rechtsmedizin > Institut für Rechtsmedizin
Subjects:	Life sciences Medical sciences Medicine
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language Epigenetische Altersschätzung German Forensische Molekulargenetik German
Date of oral exam:	15 January 2024
Referee:	Name Academic Title Nothnagel, Michael Prof. Dr. Schweiger, Michal Ruth Prof. Dr. Dr.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/72034