DNA技术

2021年2月28日发(作者：灌肠调教)
DNA
技术

DNA ,
又叫“脱氧核糖核酸”

身份鉴定

鉴定亲子关系用得最多的是
DNA
分型鉴定。人的血液、 毛发、唾液、口腔细胞等都可以用
于用亲子鉴定，十分方便。

一个人有
23
对（
46
条）染色体，同一对染色体同一位置上的一对基因称为等位基因，一般
一个来自父亲，一个来自母亲。如果检测到某个
DNA
位点的等位基因，一个与母亲相同，< br>另一个就应与父亲相同，否则就存在疑问了。

利用
DNA
进行亲子鉴 定，只要作十几至几十个
DNA
位点作检测，如果全部一样，就可以确
定亲子关系，如 果有
3
个以上的位点不同，则可排除亲子关系，有一两个位点不同，则应考
虑基因突变 的可能，加做一些位点的检测进行辨别。
DNA
亲子鉴定，否定亲子关系的准确
率几近
100%
，肯定亲子关系的准确率可达到
99.99%
。

DNA
（脱氧核糖核酸）是人身体内细胞的原子物质。每个原子有
46
个染色体，另外 ，男性
的精子细胞和女性的卵子，
各有
23
个染色体，
当精子和卵子 结合的时候。
这
46
个原子染色
体就制造一个生命，因此，每人从生父处继承 一半的分子物质，而另一半则从生母处获得。

DNA
亲子鉴定测试与传统的血液测试 有很大的不同。它可以在不同的样本上进行测试，包
括血液，腮腔细胞，组织细胞样本和精液样本。由于 血液型号，例如
A
型，
B
型，
O
型或
RH
型，在人口中比较普遍，用于分辨每一个人，便不如
DNA
亲子鉴定测试有效。除了真正
双胞胎外，每人的
DNA
是独一无二的
.
。由于它是这样独特，就好像指纹 一样，用于亲子鉴
定，
DNA
是最为有效的方法。我们的结果通常是比法庭上要求的还 准确
10
到
100
倍。

通过遗传标记的检验与分析来判断 父母与子女是否亲生关系，称之为亲子试验或亲子鉴定。
DNA
是人体遗传的基本载体，人类的 染色体是由
DNA
构成的，每个人体细胞有
23
对（
46
条 ）成对的染色体，其分别来自父亲和母亲。夫妻之间各自提供的
23
条染色体，在受精后
相互配对，构成了
23
对（
46
条）孩子的染色体。如此循环往复构成生命 的延续。

由于人体约有
30
亿个碱基对构成整个染色体系统，而且在生殖细 胞形成前的互换和组合是
随机的，所以世界上没有任何两个人具有完全相同的
30
亿个 核苷酸的组成序列，这就是人
的遗传多态性。
尽管遗传多态性的存在，
但每一个人的染 色体必然也只能来自其父母，
这就
是
DNA
亲子鉴定的理论基础。

传统的血清方法能检测红细胞血型、
白细胞血型、
血清型和红细胞酶型等，
这 些遗传学标志
为蛋白质（包括糖蛋白）或多肽，容易失活而导致检材得不到理想的检验结果。此外，这些
遗传标志均为基因编码的产物，
多态信息含量
（
PIC
）
有 限，
不能反映
DNA
编码区的多态性，
且这些遗传标志存在生理性、病理性变 异（如
A
型、
O
型血的人受大肠杆菌感染后，
B
抗原
可能呈阳性。因此，其应用价值有限。

DNA
检验可弥补血清学方法的不足，故受 到了法医物证学工作者的高度关注，近几年来，
人类基因组研究的进展日新月异，
而分子生物学 技术也不断完善，
随着基因组研究向各学科
的不断渗透，这些学科的进展达到了前所未有的高度 。在法医学上，
STR
位点和单核苷酸
（
SNP
）位点检测分别是第 二代、第三代
DNA
分析技术的核心，是继
RFLPs
（限制性片段长
度多态性）
VNTRs
（可变数量串联重复序列多态性）研究而发展起来的检测技术。作为最 前
沿的刑事生物技术，
DNA
分析为法医物证检验提供了科学、可靠和快捷的手段，使 物证鉴
定从个体排除过渡到了可以作同一认定的水平，
DNA
检验能直接认定犯罪、为 凶杀案、强
奸杀人案、碎尸案、强奸致孕案等重大疑难案件的侦破提供准确可靠的依据。随着
D NA
技
术的发展和应用，
DNA
标志系统的检测将成为破案的重要手段和途径 。此方法作为亲子鉴
定已经是非常成熟的，也是国际上公认的最好的一种方法。特别提到一点：同卵双胞 胎的
DNA
检测结果是一样的。

美国一位遗传学研究者通过在网上发布的人 类
DNA
信息，可以轻而易举地确定从研究对象
组中随机选出的
5
个 匿名者的身份，还找到了其整个家族，确定了近
50
人的身份。

在网上发布 的遗传数据，
那些来自
1000
多人的长达几十亿个
DNA
字母的串 子，
看似是完全
匿名的。
但仅仅靠一些网上的聪明侦探手段，
一位遗传学研究 者就把从研究对象组中随机选
出的
5
个人的身份确定了出来。不仅如此，他还找到他们 的整个家族，确定了近
50
个人的
身份，虽然这些亲属与研究一点也不沾边。

这位研究者并未公布他所发现的人的姓名，但这项发表在周四的《科学》
(Science)< br>杂志上的
工作表明，
保护参加医学研究的志愿者的隐私不是一个简单的事情，
因 为他们提供的遗传信
息需要公开，以便科学家使用。

研究人员表示，
“让认为能够完全保护隐私或使数据匿名的幻想继续下去，已不再是一个可
维持的立场。
”< br>
应用案例

1888
年秋天，英国首都伦敦东区接连发生
5
起妓女遭杀害案件，多数受害人被开膛，但真
凶一直未能确定。传闻中的疑凶超过
10 0
人，甚至包括英国王室成员和首相。
[5]
2007
年，迷恋研究此 案的爱德华兹在一次拍卖会上买下一条带有血迹的披肩，据称为妓女
凯瑟琳
·
埃多斯凶 杀案现场物品。
[5]
2014
年
9
月
7
日， 英国商人拉塞尔
·
爱德华兹和法医学专家，借助先进的法医分析技术，成
功破解困扰世 人
126
年的谜：谁是英国连环杀手
“
开膛手杰克
”
。借助 分析和比对
DNA
样本，
认定波兰美发师阿伦
·
科斯明斯基为真凶。

科斯明斯基是犹太人，
他被警方列为
3
名重点嫌疑人之一，
一名目击者也指认他为凶手。
但
是，警方没有足够证据指控科斯明斯基。他最终于
5 3
岁时死在精神病院。
[5]
爱德华兹锁定了科斯明斯基。基因证据专家采用< br>“
真空吸取
”
的方式获取了
DNA
样本，与埃
多斯后 裔的
DNA
比对后，确定披肩上的血迹属于埃多斯。

专家们还在披肩上的精 液痕迹中发现了上皮细胞，并找到科斯明斯基妹妹的一名女性后代。
比对显示，
DNA
完全吻合。
[5]
基因工程

多活性多肽和蛋白质都具有治疗和预防疾 病的作用，
它们都是从相应的基因中产生的。
但是
由于在组织细胞内产量极微，
所以采用常规方法很难获得足够量供临床应用。
基因工程则突
破了这一局限性，
能够 大量生产这类多肽和蛋白质，
迄今已成功地生产出治疗糖尿病和精神
分裂症的胰岛素，
对血癌和某些实体肿瘤有疗效的抗病毒剂
――
干扰素，
治疗侏儒症的人体
生长 激素，治疗肢端肥大症和急性胰腺炎的生长激素释放抑制因子等
100
多种产品。
< br>基因工程还可将有关抗原的
DNA
导入活的微生物，这种微生物在受免疫应激后的宿主体 内
生长可产生弱毒活疫苗，具有抗原刺激剂量大、且持续时间长等优点。

20
世纪
70
年代创立的单克隆抗体技术在防病抗病方面虽然发挥了重要作用，
但由于人 源性
单抗很难获得，使得单抗在临床上的应用受到限制。

抗生素在治疗疾病上起到了 重要作用，
随着抗生素数量的增加，
用传统方法发现新抗生素的
几率越来越低。为了获 取更多的新型抗生素，采用
DNA
重组技术已成为重要手段之一。

基因工程 多肽、
蛋白质、
疫苗、
抗生素等防治药物不仅在有效控制疾病，而且在避免毒副作用方面也往往优于以传统方法生产的同类药品，因此引起了广泛关注。

人类疾病都直接或 间接与基因相关，
在基因水平上对疾病进行诊断和治疗，
则既可达到病因
诊断的准确性 和原始性，
又可使诊断和治疗工作达到特异性强、
灵敏度高、
简便快速的目的。
于基因水平进行诊断和治疗在专业上称为基因诊断和基因治疗。
以补偿失去功能的基因的作
用 ，或是增加某种功能以利对异常细胞进行矫正或消灭。

在理论上，基因治疗是治本治愈而无任 何毒副作用的疗法。不过，尽管至今国际上已有
100
多个基因治疗方案正处于临床试验阶段，
但基因治疗在理论和技术上的一些难题仍使这种治
疗方法离大规模应用还有一段很长的距离。< br>不论是确定基因病因还是实施基因诊断、
基因治
疗、研究疾病发生机理，关键的先决条件 是要了解特定疾病的相关基因。随着
“
人类基因组
计划
”
的临近完成 ，科学家们对人体全部基因将会获得全面的了解，这就为运用基因重组技
术造逼于人类健康事业创造了条 件。

不过，
虽然基因技术向人类展示了它奇妙的
“
魔术师
”
般的魅力，
但也有大量的科学家对这种
技术的发展予以人类伦理和生态演化的自然法 则的冲击表示出极大的担忧。从理论上来讲，
这种技术发展的一个极致就是使人类拥有了创造任何生命形 态或从未有过的生物的能力。
垃
圾
DNA
一项针对基因组进行的广泛比较研 究显示，
问题的答案可能就隐藏在生物的垃圾脱氧核糖核
酸（
DNA
）中。美 国科学家发现，生物越复杂，其携带的垃圾
DNA
就越多，而恰恰是这些
没有编码的< br>“
无用
”DNA
帮助高等生物进化出了复杂的机体。

自从第 一个真核生物
——
包括从酵母到人类的有细胞核的生物
——
的基因组被破译以 来，科
学家一直想知道，为什么生物的大多数
DNA
并没有形成有用的基因。从突变保 护到染色体
的结构支撑，对于这种所谓的垃圾
DNA
的可能解释有许多种。但是
2004
年从人类、小鼠和
大鼠身上得到的完全一致的关于垃圾
DNA
的研 究结果却表明，在这一区域中可能包含有重
要的调节机制，
从而能够控制基础的生物化学反应和 发育进程，
这将帮助生物进化出更为复
杂的机体。
与简单的真核生物相比，
复 杂生物有更多的基因不会发生突变的事实无疑极大地
强化了这一发现。

为了对这一问 题有更深的了解，由美国加利福尼亚大学圣塔克鲁斯分校（
UCSC
）的计算生
物学家
David
Haussler
领导的一个研究小组，对
5
种脊椎动 物
——
人、小鼠、大鼠、鸡和河
豚
——
的垃圾
DNA
序列与
4
种昆虫、两种蠕虫和
7
种酵母的垃圾
DNA
序列 进行了比较。研
究人员从对比结果中得到了一个惊人的模式：生物越复杂，垃圾
DNA
似乎就越重要。

这其中暗含的可能性在于，如果不同种类的生物具有相同的
DNA< br>，那么这些
DNA
必定是用
来解决一些关键性的问题的。酵母与脊椎动物共享了 一定数量的
DNA
，毕竟它们都需要制
造蛋白质，但是只有
15%
的 共有
DNA
与基因无关。研究小组在
2005
年
7
月
14
日的《基因
组研究》
杂志网络版上报告说，
他们将酵母与更为复杂的蠕 虫进行了比较，
后者是一种多细
胞生物，发现有
40%
的共有
DNA
没有被编码。随后，研究人员又将脊椎动物与昆虫进行了
对比，
这些生物比蠕虫更为复 杂，
结果发现，
有超过
66%
的共有
DNA
包含有没有编码 的
DNA
。

参与该项研究工作的
UCSC
计算生物学家
Adam
Siepel
指出，有关蠕虫的研究结果需要慎重
对待，这是由于科学家仅仅对其中的两个基因组进行了分析 。尽管如此，
Siepel
还是认为，
这一发现有力地支持了这样一种理论，
即脊椎动物和昆虫的生物复杂性的增加主要是由于基
因调节的精细模式。

DNA
探针

DNA
探针是最常用的核酸探针，
指长度在几 百碱基对以上的双链
DNA
或单链
DNA
探针。
现
已获得< br>DNA
探针数量很多，有细菌、病毒、原虫、真菌、动物和人类细胞
DNA
探针 。这类
探针多为某一基因的全部或部分序列，或某一非编码序列。这些
DNA
片段须是 特异的，如
细菌的毒力因子基因探针和人类
Alu
探针。这些
DNA
探针的获得有赖于分子克隆技术的发
展和应用。
以细菌为例，
加之分子杂交技术的高敏 感性，
分子杂交在临床微生物诊断上具有
广阔的前景。

细菌的基因组大小约
5×106bp
，约含
3000
个基因。各种细菌之间绝大部分
DN A
是相同的，
要获得某细菌特异的核酸探针，
通常要采取建立细菌基因组
DN A
文库的办法，
即将细菌
DNA
切成小片段后分别克隆得到包含基因组的全信 息的克隆库。然后用多种其它菌种的
DNA
作