DNA分析技术在法医学中的应用.docx
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1、DNA分析技术在法医学中的应用 【关键词】 脱氧核糖核酸;分析技术;法医脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid,DNA)分析应用于法医学鉴定是近十几年来的事,是将分子生物学方法应用于法医学领域,对案件所涉及的生物检材的DNA 进行分型,达到个人识别或亲子鉴定的目的。世界上有120 多个国家和地区已应用DNA分析技术办案,解决刑事案件、民事纠纷问题,以及追查尸体身源,包括战争及大型灾难中罹难者的个人识别等,个人同一认定接近100%。1 法医DNA分析技术的理论基础DNA主要是由四种碱基腺嘌呤A、胸腺嘧啶T、鸟嘌呤G和胞嘧啶C组成,是存在于细胞中的遗传物质。遗传物质DNA包含了任
2、一机体发育和功能所必需的全部信息。人类DNA含有109个碱基对,其中约%的DNA序列是相同的,另外的%在个体之间有差异。个体之间的DNA差异有的在个人特征如眼睛、发色和肤色中表现出来,DNA指纹技术 1980年从人类DNA文库中发现的一种可变串联重复序列,又名小卫星DNA。之后,人们相继发现了一些与之类似的可变区。基因组上存在着多位点的VNTR。VNTR主要分布于基因组的非编码区,尤以染色体端粒部位居多。VNTR内的“核心序列”长1070bp。不同个体基因组上同一VNTR位点的核心序列相同,但重复次数相差悬殊。故不同个体间同一位点VNTR区的DNA片断长度变化较大,在群体中呈多态性,即VNTR
3、长度片断多态性。因此,这些多位点的VNTR长度片断多态性就为法医学中的个体识别提供了有利证据。1985年,英国科学家Jeffreys等利用制备的VNTR“核心序列”探针DNA与限制酶酶切的人类DNA进行Southern印迹杂交,获得个体特异的DNA指纹图谱,又叫DNA指纹技术。Jeffreys等首次用该技术与一起移民的侵权鉴定案,肯定了血缘关系,给法医学带来了一场技术革命。DNA指纹技术的基本原理是:利用VNTR序列中无切点的限制性内切酶如Hinf I,酶切基因组DNA后,形成长短不等的许多DNA片段。电泳分开不同大小的DNA片段,用VNTR核心序列作为标记探针进行Southern印迹杂交,不
4、同个体出现一系列不同的杂交带型,从而做出个体识别或指正确认罪犯。Jeffreys等研究了20名有关白人的DNA指纹,如果用一种核心序列作为标记探针进行Southern印迹杂交,两个人出现完全相同带型的可能性是31011;如果用两种核心序列作探针,则两个人出现完全相同带型的可能性低于51019。目前世界人口约5109,因此,除同卵双生外,没有两个人的杂交带型会是完全相同的,正如每个人的指纹一样,达到了完全个体特异的水平。STR分型检验 STR是短串联重复序列的简称,又称微卫星DNA。STR是由210bp重复单元组成的短串联重复序列。片段长100 bp500 bp。STR广泛分布于人类基因组。据估
5、计,人类基因组每20 bp就有一个3 bp或4 bp串联重复序列的STR位点。Edwards等人研究发现,约50%STR位点具有高度多态性。这些高度多态性的STR为法医个体识别提供了又一有利证据。STR用于法医学检测,具有以下优点:不需要杂交,只要设计出STR两侧DNA引物对待侧样本DNA进行简单的PCR,即可根据电泳谱带认定或排除罪犯;由于STR广泛分布于整个基因组,可分析部分降解的DNA;STR序列较短,各位点STR扩增条件相差不大,可对几个STR位点进行同步扩增,即STRPCR复合扩增技术,以省时、节约检材、提高识别概率。STRPCR复合扩增的方法,是将多个STR位点的引物加入同一反应体
6、系,固定DNTP、Mg2+浓度,恒定循环温度和循环次数,调节各引物浓度进行同步扩增。STRPCR复合扩增技术的建立大大提高了STR系统的个人鉴别概率。1998年Lins AM等对12个STR位点进行复合扩增,个人匹配概率1012,超过了Jeffreys报道的单个多位点探针得到的DNA指纹31011的匹配概率。目前已发展到有13个STR位点的复合扩增。线粒体DNA分析 线粒体DNA是真核生物细胞核外的遗传物质。与核DNA相比,mtDNA的主要特点是存在于细胞质中,其遗传方式为母系遗传;mtDNA中基因排列紧密。人mtDNA全长16 569 bp,只有一个长1 000 bp的非编码序列;一个细胞一
7、般含有数百个线粒体,而每个线粒体则含有2个10个mtDNA拷贝。一个细胞可达几千个mtDNA拷贝。因此,mtDNA分析的灵敏度要比DNA高的多。不同个体mtDNA非编码区D环附近序列存在着明显差异。用PCR扩增、测序,可进行个人识别。而且mtDNA对样本质量要求不高,如变性坏死的组织、毛发、骨、血斑、甚至从古残迹所取的样本均可,对样本需求量仅需pg水平的量。由于mtDNA呈母系遗传,兄弟姐妹间的mtDNA顺序均相同,故可用于做身源鉴定和同一认定,尤其在父母无法提供物证的情况下,运用mtDNA做个人识别非常成功。mtDNA序列不仅存在个体差异,而且尚发现有种族差异,故也可以用于鉴定个体的种族来源
8、问题。总之,由于线粒体母系遗传方式以及一系列特有的生物学特征,使其在法医学领域有一定的价值。3 法医DNA分析的应用目前全世界有120多个国家和地区应用DNA技术办案,每年有数以万计的DNA 证据被法庭采用。DNA技术已成为与犯罪分子作斗争和解决亲权争议非常重要的工具。我国自1987年开始进行法医DNA分析研究,目前公安部物证鉴定中心、各省市及部分地区刑科所等单位均成功的运用DNA分析技术,在实际办案中取得了很大的成果。法医DNA分析特别是STRPCR技术越来越受到重视。凶杀案 凶杀现场留下的血迹、毛发、指甲、牙齿、肌肉组织或器官、烟头等等检材都能进行DNA 技术鉴定,凶杀案件的现场错综复杂,
9、无论物证残留在何种载体(刀具、衣物、纸张、木头、泥土、水泥地、岩石、树叶等等)上,只要现场勘察人员仔细认真地将样品完整采集,都能运用PCR方法进行检测,通过检测计算出现场物证在种族人群中的偶合概率,如果达到就可科学准确的表现是可同一认定。即使是混合血迹也不再是不可逾越的障碍。案例:1999年5月3日凌晨,在北京市石景山区发生了一起8名女青年被杀的特大凶杀案。从现场提取80余处血迹与8名受害人血液样本,同时进行检验。经多个STR位点检验得出,第一:现场血迹与8名死者血样的检验结果进行比对,使每一处血斑均确定是何人所留,从而明确案发时每一受害人的活动情况,并绘制出现场血迹分布图,为侦察人员进行现场
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