STR 分析中兩種采血方法的比較

付杰文，成競梁，邵鱗鈁，邵鱗鈞，鄭小莉，何 濤，傅俊江

（西南醫科大學：1醫學基礎研究中心；2司法鑒定中心，四川瀘州 646000）

隨著法庭科學及檢測檢驗機構對資質認定的要求越來越高，對短串聯重復序列（short tandem repeats,STR）分析圖譜質量要求也日益提高。STR是一個小的DNA片段，具有2～6個堿基對重復序列，在編碼和非編碼區域，分散在整個人類基因組中，占約3%。而現在STR指紋識別或DNA指紋識別可用于個體識別即親子鑒定。從最初選擇單一的一個STR基因座進行PCR擴增及電泳分析比對從而得出結果，到現在需要十幾個甚至二十幾個STR基因座進行復合擴增，進行電泳和測序圖譜分析，最后才能確定親緣關系[1]。對應當前法醫物證檢案與DNA數據庫建設的需求[2-4]，一些免提取的直接擴增試劑盒已研發和應用，既可以達到快速高效的PCR擴增目的[5]，又可以省下直接提取血液中DNA的時間和成本，而AGCU Expressmarker 22試劑盒就是其中的一種。該試劑盒采用五色熒光標記、多重復合擴增方法，對人基因組DNA中STR基因座的多態性進行檢測，可以進行22個基因座的同步擴增和檢測[6-7]?，F在的STR結果不僅需要測序圖譜質量很好，還需要所有不同顏色熒光標記的STR峰的平衡性好，從而增加分析結果的可信性。使用不同的采血方法采集、提取和保存血樣，由于對血樣中的DNA保護不同，最終會影響到測序結果和圖譜質量的好壞[8-10]。為此，采血方法不同對實驗結果可能有不同的影響。本文研究是通過使用兩種不同的采血方法進行樣本采集和保存，然后直接PCR擴增、電泳檢測和軟件分析所獲得的圖譜進行比較，探討兩種不同采血方法的優劣性，用于指導我們的實踐工作。

1 材料與方法

1.1 材料和設備

樣本采集卡FTA血卡購自山東成武榮華生物科技有限公司，普通濾紙購自撫順市濾紙廠。AGCU Expressmarker 22試劑盒（簡稱EX22試劑盒）（無錫中德美聯生物有限技術公司）[5]，臺式離心機（Thermo SCIENTIFIC），直徑大小為1 mm提取DNA的法醫用打孔器(廣州浩源科技有限公司），Veriti?熱循環儀PCR和3500 DX基因分析儀均為美國ABI公司產品。

1.2 方法

1.2.1 血液采取

酒精棉球對被鑒定人或正常人進行指尖常規消毒處理后，用FTA血卡或者普通濾紙采集2～4滴黃豆大小的血跡、自然陰涼干燥；注明被鑒定人的信息、編號，并由當事人親自簽字確認后，室溫運輸和保存，或者直接用于下一步的實驗。

1.2.2 直接PCR擴增

用于直接PCR擴增的反應體系為10 μL，包括Reaction Mix 4 μL，EX22 Primers 2 μL，熱啟動C-Taq酶 0.4 μL，ddH2O 2.6 μL[7,11-12]。取法醫用打孔器取2片1 mm孔徑濾紙片或FTA卡片作為模板。PCR程序：95℃預變性2 min；94℃變性30 s，60℃退火1 min，72℃延伸1 min，共10個循環；90℃預變性30 s，58℃ 退火1 min，72℃延伸1 min，共20個循環；72℃終延伸10 min；4℃保存。

1.2.3 電泳測序及STR數據分析

將上述PCR擴增產物2.5 μL與10 μL的上樣混合物（AGCU Marker SIZ-500 30 μL+去離子甲酰胺1 000 μL）混合，短暫離心，PCR變性5 min，然后使其溫度降至室溫，再使用ABI 3500 DX基因分析儀電泳測序檢測，最后采用GeneMapper ID-X分析軟件對生成的原始文件進行STR分析。

2 結果

2.1 使用濾紙片和EX22試劑盒直接PCR的結果

應用濾紙片進行直接PCR擴增和電泳分析，所有產物的各基因座均可獲得STR分型（圖1），圖譜顯示出10個STR座的STR峰的平衡性不好，基因座不同等位基因的峰面積差異超過30%，代表PCR擴增不平衡。而個別STR基因座峰的峰高太低，圖譜結果不太明顯，代表擴增時模板量過少，DNA模板降解而造成這樣的結果。代表性結果如圖1所示。此外，圖1中個別純合子峰值過低，如D16S539(黃色)。

2.2 使用FTA卡片和EX22試劑盒直接PCR的結果

應用FTA卡片進行直接PCR擴增和分型，STR分型圖譜清晰、準確（圖2），且所有被不同顏色熒光標記的STR基因座峰高平衡性好，所有的STR基因座之間不同等位基因的峰面積差異都在30%以內。

2.3 兩種方法所得結果的比較分析

為了研究所得分析結果是否具有統計學意義，FTA卡片和濾紙片采集的隨機樣本各使用20個，共40個樣本。進行直接PCR擴增，電泳檢測，再使用GeneMapper ID-X軟件分析STR圖譜，得出以下的匯總結果（表1）。STR綠色代表位點間峰高均衡性好，基因座不同等位基因的峰面積差異都在30%以內；STR灰色代表的是工作人員修改過的數據結果，大部分都是因為出現雜峰然后刪除導致的；STR黃色代表的是位點間峰高不均衡，基因座不同等位基因的峰面積差異都超出30%，說明PCR擴增不平衡。通過2種方法所得結果的比較分析，結果顯示，用濾紙片采血進行常規直接PCR擴增的結果明顯差于FTA卡片采血進行常規直接PCR擴增的結果（灰黃的紙、卡比值為3.961 538）。

圖1 使用濾紙片和EX22試劑盒直接擴增毛細管電泳代表性結果

圖2 使用FTA卡片和EX22試劑盒直接擴增毛細管電泳代表性結果

表1 2種血樣采集方法的比較分析

3 討 論

用于遺傳分析的樣本，它們被采集和提取DNA方法有許多種[7-8,13-15]，本實驗研究顯示的是使用不同的采血方法，進行同一種熒光擴增試劑盒（AGCU Expressmarker 22試劑盒）[16-17]直接PCR擴增，且PCR擴增反應體系和程序都相同。而在常染色體STR圖譜分析中，良好的復合擴增體系，各基因座的片段峰信號強度應比較接近。且純合子STR基因座擴增峰的峰高和面積均比雜合子高，而雜合子中的兩個等位基因峰高和面積相接近。經過分析STR基因座圖譜各位點間峰的平衡性得出，常規直接擴增使用FTA卡片得到的結果明顯好于使用濾紙片得到的結果。分析其主要原因是因為FTA是一種特制的濾紙，它由專利配方的強力變性劑和螯合劑浸泡，纖維基質上含有特殊的化學物質，當該特制濾紙捕捉到細胞后自動將其裂解，并與核酸結合，維持樣品中DNA的完整性，保護核酸免于降解，免受核酸酶、氧化劑和紫外線等損壞，還能夠阻止細菌和其他微生物的生長，對樣品中的DNA起到很好的保護作用，并有利于室溫運輸和長期保存。而濾紙片只是普通的濾紙，其上的樣品中的DNA并沒有受到任何保護，因此很容易受到各種因素降解[18]，例如：生物因素，有DNA酶等；物理因素，有紫外線等；化學因素，有強酸強堿等；以及環境因素，氣溫和空氣干濕度，例如四川瀘州，天氣濕熱，不利于樣本的常規室溫保存。有時還會受到細菌和其他微生物的污染，使所得結果沒有可信性。當然，FTA卡可能含有抑制PCR擴增的成分，但是經過我們的對比實驗證明，這種抑制因素遠小于它的優點，能夠成功應用于我們的法醫物證和親子鑒定。

4 結 論

FTA卡片能對樣品中DNA起到很好的保護作用，常規直接PCR中使用FTA卡片得到的結果明顯好于使用濾紙片得到的結果，說明采血時使用FTA卡片明顯好于濾紙片。從而使得結果更具有可靠性，有利于指導我們的實踐工作。當然，使用FTA卡片直接PCR也無法保證每一種熒光標記的STR峰的平衡性好，說明該實驗操作技術還有可改進余地，以提高圖譜的質量，增加其可靠性。