DNA分析技術在法庭科學中的應用*

□王懷鋒，童 奇，蘇立堅

（1.浙江警察學院，浙江杭州 310053）（2.安吉縣公安局，浙江安吉 313300）（3.平陽縣公安局，浙江平陽 325400）

DNA分析技術在法庭科學中的應用*

□王懷鋒1，童 奇2，蘇立堅3

（1.浙江警察學院，浙江杭州 310053）
（2.安吉縣公安局，浙江安吉 313300）
（3.平陽縣公安局，浙江平陽 325400）

DNA分析技術是當前法醫生物物證鑒定中最主要的技術手段。STR分析技術主要應用于個體識別和親緣關系確定等；SNP分析技術可應用于身份鑒定、親權鑒定、始祖推斷和表型推斷；DNA測序技術可以實現快速、準確和自動化的物種鑒定，其中新一代DNA測序技術能夠分析更多的遺傳標記，有了創建全部遺傳標記的能力。

STR分析技術；SNP分析技術；DNA測序技術；法庭科學；綜述

法醫DNA技術是指將分子生物學方法應用到法醫學領域，對所涉及的生物檢材DNA進行分析檢驗，達到個體識別及親權鑒定的目的。從1985年英國遺傳學家Alec Jeffreys首次報道了法醫DNA指紋技術［1］，到如今，法醫DNA技術已成為法醫物證檢驗的常規技術。筆者就法醫DNA分析主要技術中的STR分析技術、SNP分析技術和DNA測序技術的進展及應用進行綜述。

一、STR分析技術

（一）常量檢材STR分析。STR分析是當前法醫生物物證鑒定和DNA數據庫建設中的首選手段，主要用于個體識別和親緣關系確定。除常見的常規16位點STR分析外，Y-染色體STR基因座檢驗 （YSTR）也常用于法醫DNA分析中，在男女混合斑的檢驗中，利用Y-STR技術，可獲得混合樣品中男性成分分型，不受女性成分的干擾［2］，這不僅可以確定男性生物檢材的來源，還可確證是幾個男性的混合結果，因此Y-STR在確定輪奸案中犯罪嫌疑人人數、排除或指控犯罪嫌疑人等方面有重要的實用價值；Y-STR還可以用于對相關范圍內家系中男性個體進行調查，縮小偵查范圍，節約經費［3］；Y-STR在父子單親親緣關系鑒定時，常用作STR分析的補充。值得一提的是，在缺乏雙親認定姐妹親緣關系及同父異母的姐妹親緣關系認定時，X染色體的STR具有常染色體遺傳標記無法比擬的優點，這已引起了法醫DNA工作者的注意［4］。

（二）微量檢材STR分析。在很多案件中常會碰到微量或混合檢材的情況，聯合運用單細胞顯微捕獲技術和少量擴增（Low Volume-PCR）系統對解決微量和混合檢材問題具有重要意義［5］，顯微操作細胞捕獲技術是一種可靠準確的微量全基因組DNA制備方法，全基因組擴增 （Whole Genome Amplification，WGA）技術是一種對全部基因組序列進行非選擇性擴增的技術。近幾年來，對WGA技術擴增痕量DNA檢材的研究日漸深入，這些研究可望用于刑案現場采集到的痕量DNA樣品的擴增，為法醫個體識別提供足量的DNA模板［6］。

（三）腐敗檢材STR分析。

1.Mini STR分析技術。在處理腐敗檢材時，常規的STR技術很難進行常規的擴增，Mini STR的引物更靠近常規STR引物開始于STR位點處，PCR擴增出的產物片段更小，對于降解嚴重的DNA樣品可以獲得更多的信息［7］。

2.SNP分析技術。單核苷酸多態性（Single Nucleotide Polymorphisms，SNPs），指單個核苷酸堿基的改變，導致核酸序列的多態性。SNP法醫學的樣本通常已經高度腐敗降解或是只殘留很少的DNA模板，單核苷酸多態性（SNP）為法醫DNA分析提供了可能。SNP的法醫學應用可分為四個方面［8］：（1）身份鑒定SNP，身份鑒定在法醫學上與STR位點有著相同的功能，為身份鑒定提供基因信息，可以排除那些不能作為證據的樣本來源或不具有親緣關系的個體；（2）系譜推斷SNP，系譜推斷是通過家系中相關個體的基因型，追溯染色體片段的傳遞來推斷單倍速型狀態，在法醫工作中主要用于親權鑒定；（3）始祖推斷SNP，始祖多態位點是遍布于人類基因組的SNP，并且在世界不同人群中的出現頻率不同，它們能夠用于判斷樣本的生物起源，從而間接地推測一些表型特點；（4）表型推斷SNP，在一些案件中，如果能獲得犯罪者的外貌特征信息將為調查的進行提供有價值的線索，目前為止，表型SNP的主要工作集中在色素沉著上，描述表型特點的SNP標記能更加準確地預測面部構像，從而為案件調查提供更多的線索。

二、DNA測序分析技術

（一）傳統DNA測序技術。對DNA分析的終極方法是對其進行物理測序，目前用到最多的是對線粒體DNA的測序，線粒體DNA（Mitochondrial DNA，mtDNA）是細胞核外遺傳物質［9］，線粒體內有些基因編碼區進化緩慢，相對保守，但保守區中的可變區進化快，不同種屬間差異大，故可用于種屬的區分，常用到的基因有16S rRNA基因、12S rRNA基因和cyt b基因和COI基因線粒體DNA作為一種常用的分子標記，已在軟體動物的系統發生、物種鑒定和種群結構等研究中得到廣泛應用［10］。線粒體COI基因中的部分區域由于其變異速率適中并具有完善的通用引物，常被用作物種鑒定的DNA條形碼。在DNA分類學（DNA Taxonomy，即以DNA序列作為生物分類系統平臺）的基礎上，加拿大動物學家Paul Hebert等對動物界，包括脊椎動物和無脊椎動物共11門13320個物種的線粒體細胞色素C氧化酶亞基基因序列比較分析，除腔腸動物Cnidaria外，98%的物種遺傳距離差異在種內0%～2%，種間平均可達到11.3%，據此提出可以用單一的小片段基因來代表物種，作為物種的條形編碼，為全球生物編碼，即DNA barcoding（DNA條形碼）是利用一段標準DNA序列作為標記來實現快速、準確和自動化的物種鑒定，類似于超市利用條形碼掃描區分成千上萬種不同的商品。如此，非物種專家亦能快速準確地鑒定物種，若此項技術應用于法醫工作實踐，勢必促進法醫工作的效能，為公安偵破相關案件縮小范圍，提高效率。

（二）新一代DNA測序技術。相對于傳統Sanger測序而言，新一代測序技術應運而生，它們利用大量并行處理的能力讀取多個短DNA片段，然后拼接成一幅完整的圖畫。生產新一代測序儀器的公司主要有Roche公司和Illumina公司等，它們的新技術原理不完全相同，但業界都統一稱為“新一代DNA測序技術（NGS）［11］”。如果對兩代技術進行比較，第一代技術的特點可以說是“線性的”，儀器每次運行只能讀取有限幾個“道”上的測量數據，而新一代技術則是“平面的”，儀器每次運行可以讀取整個平面上成千上萬個測量點的數據。因此，新一代技術的測量能力要強大許多倍。

NGS的優點在于讓我們能夠分析更多的遺傳標記，有了創建全部遺傳標記的能力，我們將能夠回答一些親緣關系問題，在幾年前這些問題的解決是無法想象的。有了NGS，我們能夠一次對大量基因進行測序，并客觀看待可能存在的所有變異，這為我們提供了信息，可能在富有挑戰性的刑事案件中協助我們確定死因。在表型領域，當我們視圖畫出那個人的樣子時，我們需要做大量工作來確定顏色-頭發顏色、眼睛顏色、皮膚顏色?，F在我們想要聚焦在與更具體的特征相關的標記上，如鼻子、耳朵、嘴唇和軟組織的性狀，卷發還是直發。這些特征也許已足以勾起某人的回憶，幫助識別修復的個體，讓我們能夠邁入傳統的DNA親緣關系分析，這就是NGS在生物血統標記發現上的真正價值。

［1］姜先華.DNA分析技術在法庭科學領域的進展［J］.綜述與專論，2004（6）：1.

［2］Kreike，LehnerJ.A Sex determination and DNA competition in the analysis of forensic mixed stains by PCR［J］. Int J Legal Med，1995，107：235.

［3］李愛強、宋金平等.Y染色體STR檢驗技術在偵查破案中的應用［J］.中國法醫學雜志，2006（21）（增刊）.

［4］張偉娟、周雪平等.X染色體遺傳標記研究進展［J］.中國法醫學雜志，2003（19）：250.

［5］亓冰、李彩霞、涂政等.單細胞顯微捕獲技術聯合LV-PCR系統在法醫學中的應用［J］.國際遺傳學雜志，2009 （2）：84-88.

［6］蔡海強、柳海濤、史斌等.全基因組擴增技術及其在法醫個體識別中的應用［J］.遺傳，2010，32（11）：1119―1125.

［7］石云杰、周如華、周建東.應用AGCU Mini STR試劑盒進行親子鑒定1例［J］.法醫學雜志，2010（2）：160.

［8］景晶晶、李潭.法醫學相關SNP的分類［J］.遼寧警專學報，2009（6）：61-63.

［9］高樹輝.淺談線粒體DNA分析在法醫學中的應用［J］.中國人民公安大學學報（自然科學版），2004（4）：53-55.

［10］BataiUe M，Crainic K，Leterreux M，et a1.Multiplex amplification of mitoehondrial DNA for human and species idenfification in forensic evaluation ［J］.Forensic Sci hat，1999，99（3）：165-170.

（責任編輯：一凡）

D919

A

1674-3040（2013）02-0048-03

2013-02-25

王懷鋒，浙江警察學院現代教育技術實驗中心副主任；童奇，浙江省安吉縣公安局刑事偵查大隊法醫室民警；蘇立堅，浙江省平陽縣公安局刑事偵查大隊法醫室民警。

*本文系浙江省公安廳重大科研項目 “ISSR指紋技術用于生物檢材同一認定/排除研究”（項目編號：20100203）之階段性成果。