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关于DNA自动化检验技术体系及UMS运用研究

摘要：本文对自动化与手工检测方法进行比较测试，根据测试自动化与手工操作DNA检验的时间，进行了交叉污染测试，提出实验室信息管理系统(UMS)的构建。结果与讨论：研究比较不同DNA提取及检测方法，UMS及DNA自动化检验技术体系应用。
关键词：DNA；自动化检验；UMS；运用
在DNA数据库建设中已经广泛应用自动化工作站高通量提取生物检材DNA的方式，而Chelex一100法或磁珠法手工操作、分别提取各种检材DNA等方法仍然在检案实践中应用较广。自动化技术的应用必须考虑其通用性，才能满足STR分型检测时血痕、烟蒂、毛发、精斑、骨骼等不同样本对DNA模板的质量要求，且不能造成样本间相互污染。
磁珠法是在硅胶外表涂上一层磁性树脂，在肌盐存在的条件下，可特异性吸附DNA，而达到提取的目的,适当控制磁珠浓度还可达到定量作用。实际应用表明，该方法适用于各类涉案生物检材，可获得质量较高的模板DNA，且无需离心、过滤等步骤，易于实现自动化操作。
本文主要研究分析建立DNA自动化对不同涉案检材的检验体系，在操作平台上加载模块及其自动化程序，包括ETCANFreedomEVO100-4型自动化的DNA提取工作站及75-2型的自动加样工作站两种方式。同时，通过带有DNA质控数据的实验室信息管理系统(UMS)的应用，使样本从提取到检验全程处于规范化。网络化的系统管控之中，从而提高DNA检案效率和质量。
一、材料与方法
（一）对自动化与手工检测方法进行比较测试
1.DNA提取
在FreedomEVO100-4工作站上配置模块，参照标准DNAIQTM磁珠法、Chelex-100法操作流程，对工作站-磁珠法、工作站-Chelex法DNA自动提取程序进行设计、优化并装载。分别采用上述四种方法，手工-磁珠法、手工-Chelex法及工作站-EQ磁珠法(EQ1000法医DNA提取试剂盒)、工作站-IQ磁珠法(DNA-IQTM试剂盒)、工作站-Chelex法对上述检材进行DNA提取。
2.DNA扩增
参照标准PCR操作流程，在FreedomEVO75-2型工作站上设置、装载、“PCR-磁珠”、“PCR-Chelex”自动加样程序。进行PCR10μL反应体系构建，AB-9700型PCR仪扩增。??
3.毛细管电泳
在FreedomEVO57-2型工作站上参照标准STR检测操作流程，设置、装载“STR-检案”自动加样程序，通过PCR进行产物扩增、DNA变性及STR01μL检测体系构建，检测STR分型采用AB一3130/3130xL型基因分析仪电泳。
（二）测试自动化与手工操作DNA检验的时间
STR检测的对象是同板(96孔板)的样本数为20、48和92的检材，在此基础上对DNA自动化检验技术体系与手工操作的DNA一PCR一STR检测时间进行比较测试。
（三）交叉污染测试
选择48份无关个体血斑样本，按照交叉原则放入96孔U型板中(A、C、E、G行l、3、5、7、9、11列孔及B、D、F、H行2、4、6、8、10、12列孔)，其余48孔均为试剂空白。运行“工作站-磁珠法”程序提取DNA，并进行STR检测。重复该测试5次。
（四）实验室信息管理系统(UMS)的构建
通过将本市涉案法医物证相关人员AmpF/SRTIdenitfiler产检测的DNA数据信息录入“全国公安机关DNA数据库应用系统”质控库，建立规范DNA检案流程。由送检单位“系统”终端对案件及其检材信息进行录入，对于通过实验室进行受理、检验过程及所有样本数据信息网内传接，通过UMS实现涉案法医物证DNA检验全程“系统”质控。
二、结果与讨论
（一）研究比较不同DNA提取及检测方法
从表1可以看出，自动化与手工DNA提取成功率在统计学上的分析结果。通过不同DNA提取方法PCR一STR对不同检材进行检测，其检测成功率见表1。??
分析结果表明:磁珠法在各类涉案生物检材DNA提取成功率上明显高于Chelex法;α<0.1显著性水平下，两种磁珠法(手工作站)之间及两种Chelex法(手工作站)之间无显著性差异。
表1自动化与手工DNA提取成功率统计学分析（n=1552)
对各类常见检材如血斑、烟蒂、精斑、肋软骨等样本及目前实际检案中接检比例趋高的毛发、脱落细胞等微量、“接触DNA”、“LCN”类检材采用工作站磁珠法自动提取纯化程序，均可得到较高质量的DNA模板；STR分型检测成功、图谱基线、RFU峰高及均衡性等指标均优于既往常规采用的手工一Chelex法。对各类涉案检材的均衡适用性、DNA提取效率、PCR-STR检测成功率等指标也明显优于工作站一Chelex法。
（二）UMS及DNA自动化检验技术体系应用
笔者对本实验室近两年来受理的6000余起4万多份不同类型的样本进行了DNA鉴定，获得了满意结果，在此过程中，应用的就是利用以上工作站进行自动化DNA提取及自动化PCR扩增，STR检测体系构建程序的法医物证DNA自动化检验技术体系UMS管控下，共发现5个DNA污染比中结果，其中4个是检材与质控库中人员比中3个系现场提取物证时防护不当，自身DNA污染所致，1个系在DNA提取时防护不严，检验人员自身DNA污染)；另1个是同期送检两案物证比中，经查证系物证混装保存不当污染所致。所幸UMS及时发现，未对案件侦破造成误导。由此可见，DNA分析技术灵敏度极高，各环节污染均可能发生，UMS建立与应用十分必要。
三、结语
综上所述，为了达到显著提高DNA检测效率的目标，应采用工作站一磁珠法提取各类生物检材DNA及工作站一PC形STR检测体系实施自动化检案。同时，还应建立和应用海鹰UMS系统对各环节DNA污染进行有效防控。二者并用，效果更为显著。
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