252生物技术世界 BIOTECHWORLD
法医物证学又称法医遗传学,是一门随着司法鉴定和自然科学的发展而逐渐形成的学科。1865年孟德尔遗传规律开启了DNA鉴定的理论基础,而近代人类遗传学的飞速发展,为法医物证学提供了越来越多的研究途径和技术手段。法医物证学主要解决个体识别和亲子鉴定问题,当代最普遍应用的是以DNA鉴定为基础,一步步发展成熟的。
DNA STR分型技术,minSTR技术,单核苷酸多态性(SNP)分型技术,线粒体DNA遗传标记及表观遗传学等,在法医物证中的应用日渐完善,为案件的侦破与审判提供了十分有效的科学证据。
DNA STR分型技术是以短串联重复序列(short tandem repeat,STR)为遗传标记,采用高分辩率的凝胶电泳分离获得准确基因片断大小来做基因型判断,基本步骤包括:样本DNA提取与定量、PCR扩增、电泳分离、基因型判定。上世纪九十年代初,常染色体DNA STR分型技术首次在亲子鉴定中使用[1,2],随后,美国AB公司和美国Promega公司先后研制了STR复合扩增试剂盒,Promega公司研制的PowerPlex??16 System 是用于DNA 分型的复合STR 基因座系统,包括16 个基因座(15个STR 基因座和性别基因座)的三色荧光检测:Penta E, D18S51,D21S11, TH01,D3S1358, FGA,TPOX, D8S1179,vWA, Amelogenin,Penta D,CSF1PO,D16S539, D7S820, D13S317 和D5S818。16 个位点同时在一个管子中扩增,在单一凝胶泳道中进行分析。为了提高试验的准确性,Promega公司又研制开发PowerPlex ?
21 System,本系统可对21个基因座(20个STR位点和1个性别位点)进行复合扩增及检测,包括D1S1656、D2S1338、D3S1358、D5S818、D6S1043、D7S820、D8S1179、D12S391、D13S317、D16S539、D18S51、D19S433、D21S11、Amelogenin、CSF1PO、FGA、Penta D、Penta E、TH01、TPOX和vWA。美国AB公司近年来推出新型GlobalFiler? STR试剂盒,突破性使用6色荧光,单管复合扩增24个基因座的技术带来前所未有的实验室性能,将PCR 扩增时间缩短至30多分钟。STR复合扩增试剂盒研制也是国内近年的研究热点之一,并取得了很大的进展,如沈红樱[3] 等2014年研制的24 个基因座( 包含D8S1179、D5S818、D2S1338、D18S51、D6S1043、D2S441、D3S1358、vWA、D19S433、D16S539、CSF1PO、Penta D、D22S1045、D13S317、D1S1656、D7S820、TPOX、Penta E、D10S1248、TH01、D12S391、D21S11、FGA 等23 个STR 基因座及1 个Amelogenin 基因座) ,整合了美国AB 公司和Promega公司试剂盒基因座,具有较高的应用价值。将STR等
位基因分离,常用的方法是电泳,技术发展路线经历了平板电泳和毛细管电泳.近五年来国内用的基本上是美国AB 公司的以毛细管电泳为基础的遗传分析仪,如AB 3100 型遗传分析仪, AB 3500型遗传分析仪。DNA STR分型技术已成为当代法医物证的主要检测手段。
minSTR技术是为了检测及其微量或严重降解的生物检材的一种技术手段,通过减小STR位点扩增片断,使之扩增片断大小在100bp左右,极大的提高了等位基因的检出率。柳燕[4]等建立了9个miniSTR检测体系,应用于降解DNA样本,并可作为常规STR基因座检测的有效补充。minSTR技术在实践中也存在一些局限性,如构建复合扩增体系时,只能同时扩增较少的基因座(通常每种颜色的荧光标记的基因座一般不超过两个);miniSTR引物与传统STR引物结合区之间若存在碱基的缺失或插入,易导致与传统STR分型结果不一致。
单核苷酸多态性(SNP)是第三代遗传标记,它与传统的STR基因座相比,扩增产物很短,能够克服由于严重的PCR抑制或高度降觖给样本分析造成的困难,并且突变率更低,在法医物证中主要应用于群体灾难中的个体识别。目前SNPs检验技术包括:变性梯度凝胶电泳、变性高效液相色谱分析、DNA芯片技术、寡核苷酸连接检验技术、基质辅助激光解析电离/飞行时间质谱技术、引物延伸技术或微测序技术和TaqMan荧光探针技术等[5-7].无论采取哪种分析方法,都需要借助复杂的设备,并且与现有实验室设备不相融,限制了SNP检测的标准化及其推广,但是随着科学技术的发展,它的应用会逐渐广泛起来。
线粒体DNA存在细胞质中,其遗传方式为母系遗传,每个细胞中含有数百个线粒体,它的环状结构不易受降解DNA分子的外切核酸酶的影响,不易降解,在法医物证学上用于微量和缺乏核DNA检材的检测。线粒体DNA还可用于种属鉴定,陈森等[8]探讨了mtDNA HVⅠ和细胞色素b片断复合扩增法鉴定人与动物混合血痕种属的应用价值。然而,线粒体DNA存在异质性,即在同一个体中出现两种或两种以上类型的mtDNA,所以,给法医物证学的个体识别、亲子鉴定带来了不确定性,其鉴定结果解释还有待研究。
表观遗传学是后基因组时代的研究热点之一,是针对不涉及DNA 顺序变化而表现为DNA 甲基化、染色质机构状态和基因表达在细胞代间传递的遗传现象的一门科学。DNA 甲基化是表观遗传学中最为热点的研究方向,它在法医物证学中具有独特的应用价
DNA 鉴定技术在法医物证学中的现状和展望
申琴1,2 杨红旗1 袁朝晖2 胡国瑜2
(1.湖南农业大学生物科学技术学院 湖南长沙 410128 2.株洲市中心医院血液科湘江司法鉴定中心法医物证室 湖南株洲
412007)
摘要:DNA鉴定技术是当代法医物证检验中最为重要的鉴定技术,是以遗传学为理论基础,以生物检材中的DNA 分子为研究对象,解决个体识别和亲子鉴定问题。本文探讨其DNA STR分型技术、minSTR技术,单核苷酸多态性(SNP)分型技术,线粒体DNA遗传标记及表观遗传学遗传标记等在法医物证学应用的现状和展望。
关键词:法医物证学 DNA鉴定 综述中图分类号:D919.4文献标识码:A 文章编号:1674-2060(2015)10-0252-02
作者简介: 申琴,助理研究员,在职硕士,主要从事法医物证工作。