DNA分析

2021年2月28日发(作者：中医治疗面瘫)
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)< br>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
1 20
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。遗传物质一
DNA
包含了任一机体 发育和功能所必需的全部信息。人类
DNA
含有
3
．
2
×< br>109
个碱基对，其中约
99
．
9
％的
DNA
序列是相同的，另外的
0
．
1
％在个体之间有差异
(
除同
卵双生外
)
。
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，
更多的是
不表现在个人的生理外观特征上，
必须用 实验室的特殊技术才能被测定出来。
最早用于法医
检验的
DNA
技术一限制片 段长度多态性检验
(RFLP)
被人们通俗形象地称为
DNA
指纹技术。DNA
指纹技术引入到法医物证鉴定后，由于
DNA
指纹的高度个体特异性，同一 个体不同组织之间
的一致性和遗传稳定性，
使个体同一认定成为现实。
之后，
建立的
STR
．
PCR
技术、
线粒体
DNA
分析等 技术，能够进一步提高个体识别概率，并且节约检时、节省生物检材。每个人细胞核
的
DNA< br>都分别来自父母双方，
因此可以通过父·
母一子的三联体
DNA
检验进 行亲子鉴定。
细胞
中线粒体
DNA
由于存在于细胞质中，
是母系遗传 ，
故可以利用线粒体
DNA
分析做母系单亲子鉴
定、家系分析等。

2
法医
DNA
分析的主要方法

2
．
1 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
(variable
number
oflandem
repeat
，
VNTR)
，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”
(
重复单元
)
长
10-70bp
。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
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
Soutllem
印 迹杂交，获得个体特异的
DNA
指纹图谱
(DNA
fingerprint )
，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
HinfI
，
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
SoutlIem
印迹杂交，
不同个体出现一 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
名有关自人的
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
3
×
1041
；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
5 x 10
。
19
。目前世界人口约
5
×
109
，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。

2
．
2 STR
分型检验

STR
是短串联重复序列
(short tandemrepeat)
的简称 ，又称微卫星
DNA
。
STR
是由
2-10bp
重复
单元组成的短串联重复序列。片段长
100
bp
一
500
bp
。
STR
广泛分布于人类基因组。据估计，
人类基因组每
20
bp
就有一个
3bp
或
4
bp
串联重复序列的< br>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
STR
．
PCR
复合扩增技术，以省时、节约检材、提高识别概率。
STR
—PCR
复合扩
增的方法，是将多个
STR
位点的引物加入同一反应体系， 固定
DNTP
、
M92+
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。
STR
．
PCR
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
(Pm)<3
．
3
×
10
。
2
，超过了
J effreys
报道的单个多位点探针得到的
DNA
指纹
3
×
1041
的匹配概率。目前
已发展到有
13
个
STR
位点 的复合扩增。

2
．
3
线粒体
DNA
分析

线粒体
DNA(mitochondrial DNA
，
mtDNA)
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
mtDN A
全长
16
569
bp
，只有一个长
1
000
bp
的非编码序列；一个细胞一般含有数百个线粒体，
而每个线粒体 则含有
2
个一
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。< br>
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
DN A
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
STR- PCR
技术越来越
受到重视。

3
．
1
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， 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
(
或混合精斑
)
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：