DNA分析技術(shù)在法醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用

DNA分析技術(shù)在法醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用

【關(guān)鍵詞】脫氧核糖核酸；分析技術(shù)；法醫(yī)

脫氧核糖核酸(deoxyribonucleicacid，DNA)分析應(yīng)用于法醫(yī)學(xué)鑒定是近十幾年來的事，是將分子生物學(xué)方法應(yīng)用于法醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，對(duì)案件所涉及的生物檢材的DNA進(jìn)行分型，達(dá)到個(gè)人識(shí)別或親子鑒定的目的。世界上有120多個(gè)國家和地區(qū)已應(yīng)用DNA分析技術(shù)辦案，解決刑事案件、民事糾紛問題，以及追查尸體身源，包括戰(zhàn)爭及大型災(zāi)難中罹難者的個(gè)人識(shí)別等，個(gè)人同一認(rèn)定接近100%。

1法醫(yī)DNA分析技術(shù)的理論基礎(chǔ)

DNA主要是由四種堿基腺嘌呤A、胸腺嘧啶T、鳥嘌呤G和胞嘧啶C組成，是存在于細(xì)胞中的遺傳物質(zhì)。遺傳物質(zhì)—DNA包含了任一機(jī)體發(fā)育和功能所必需的全部信息。人類DNA含有×109個(gè)堿基對(duì)，其中約%的DNA序列是相同的，另外的%在個(gè)體之間有差異。個(gè)體之間的DNA差異有的在個(gè)人特征如眼睛、發(fā)色和膚色中表現(xiàn)出來，

DNA指紋技術(shù)1980年從人類DNA文庫中發(fā)現(xiàn)的一種可變串聯(lián)重復(fù)序列，又名小衛(wèi)星DNA。之后，人們相繼發(fā)現(xiàn)了一些與之類似的可變區(qū)。基因組上存在著多位點(diǎn)的VNTR。VNTR主要分布于基因組的非編碼區(qū)，尤以染色體端粒部位居多。VNTR內(nèi)的“核心序列”長1070bp。不同個(gè)體基因組上同一VNTR位點(diǎn)的核心序列相同，但重復(fù)次數(shù)相差懸殊。故不同個(gè)體間同一位點(diǎn)VNTR區(qū)的DNA片斷長度變化較大，在群體中呈多態(tài)性，即VNTR長度片斷多態(tài)性。因此，這些多位點(diǎn)的VNTR長度片斷多態(tài)性就為法醫(yī)學(xué)中的個(gè)體識(shí)別提供了有利證據(jù)。1985年，英國科學(xué)家Jeffreys等利用制備的VNTR“核心序列”探針DNA與限制酶酶切的人類DNA進(jìn)行Southern印跡雜交，獲得個(gè)體特異的DNA指紋圖譜，又叫DNA指紋技術(shù)。Jeffreys等首次用該技術(shù)與一起移民的侵權(quán)鑒定案，肯定了血緣關(guān)系，給法醫(yī)學(xué)帶來了一場技術(shù)革命。DNA指紋技術(shù)的基本原理是：利用VNTR序列中無切點(diǎn)的限制性內(nèi)切酶如HinfI，酶切基因組DNA后，形成長短不等的許多DNA片段。電泳分開不同大小的DNA片段，用VNTR核心序列作為標(biāo)記探針進(jìn)行Southern印跡雜交，不同個(gè)體出現(xiàn)一系列不同的雜交帶型，從而做出個(gè)體識(shí)別或指正確認(rèn)罪犯。Jeffreys等研究了20名有關(guān)白人的DNA指紋，如果用一種核心序列作為標(biāo)記探針進(jìn)行Southern印跡雜交，兩個(gè)人出現(xiàn)完全相同帶型的可能性是3×1011；如果用兩種核心序列作探針，則兩個(gè)人出現(xiàn)完全相同帶型的可能性低于5×1019。目前世界人口約5×109，因此，除同卵雙生外，沒有兩個(gè)人的雜交帶型會(huì)是完全相同的，正如每個(gè)人的指紋一樣，達(dá)到了完全個(gè)體特異的水平。

STR分型檢驗(yàn)STR是短串聯(lián)重復(fù)序列的簡稱，又稱微衛(wèi)星DNA。STR是由210bp重復(fù)單元組成的短串聯(lián)重復(fù)序列。片段長100bp~500bp。STR廣泛分布于人類基因組。據(jù)估計(jì)，人類基因組每20bp就有一個(gè)3bp或4bp串聯(lián)重復(fù)序列的STR位點(diǎn)。Edwards等人研究發(fā)現(xiàn)，約50%STR位點(diǎn)具有高度多態(tài)性。這些高度多態(tài)性的STR為法醫(yī)個(gè)體識(shí)別提供了又一有利證據(jù)。STR用于法醫(yī)學(xué)檢測，具有以下優(yōu)點(diǎn)：不需要雜交，只要設(shè)計(jì)出STR兩側(cè)DNA引物對(duì)待側(cè)樣本DNA進(jìn)行簡單的PCR，即可根據(jù)電泳譜帶認(rèn)定或排除罪犯；由于STR廣泛分布于整個(gè)基因組，可分析部分降解的DNA；STR序列較短，各位點(diǎn)STR擴(kuò)增條件相差不大，可對(duì)幾個(gè)STR位點(diǎn)進(jìn)行同步擴(kuò)增，即STRPCR復(fù)合擴(kuò)增技術(shù)，以省時(shí)、節(jié)約檢材、提高識(shí)別概率。STRPCR復(fù)合擴(kuò)增的方法，是將多個(gè)STR位點(diǎn)的引物加入同一反應(yīng)體系，固定DNTP、Mg2+濃度，恒定循環(huán)溫度和循環(huán)次數(shù)，調(diào)節(jié)各引物濃度進(jìn)行同步擴(kuò)增。STRPCR復(fù)合擴(kuò)增技術(shù)的建立大大提高了STR系統(tǒng)的個(gè)人鑒別概率。1998年LinsAM等對(duì)12個(gè)STR位點(diǎn)進(jìn)行復(fù)合擴(kuò)增，個(gè)人匹配概率×1012，超過了Jeffreys報(bào)道的單個(gè)多位點(diǎn)探針得到的DNA指紋3×1011的匹配概率。目前已發(fā)展到有13個(gè)STR位點(diǎn)的復(fù)合擴(kuò)增。

線粒體DNA分析線粒體DNA是真核生物細(xì)胞核外的遺傳物質(zhì)。與核DNA相比，mtDNA的主要特點(diǎn)是存在于細(xì)胞質(zhì)中，其遺傳方式為母系遺傳；mtDNA中基因排列緊密。人mtDNA全長16569bp,只有一個(gè)長1000bp的非編碼序列；一個(gè)細(xì)胞一般含有數(shù)百個(gè)線粒體，而每個(gè)線粒體則含有2個(gè)~10個(gè)mtDNA拷貝。一個(gè)細(xì)胞可達(dá)幾千個(gè)mtDNA拷貝。因此，mtDNA分析的靈敏度要比DNA高的多。不同個(gè)體mtDNA非編碼區(qū)D環(huán)附近序列存在著明顯差異。用PCR擴(kuò)增、測序，可進(jìn)行個(gè)人識(shí)別。而且mtDNA對(duì)樣本質(zhì)量要求不高,如變性壞死的組織、毛發(fā)、骨、血斑、甚至從古殘跡所取的樣本均可,對(duì)樣本需求量僅需pg水平的量。由于mtDNA呈母系遺傳,兄弟姐妹間的mtDNA順序均相同,故可用于做身源鑒定和同一認(rèn)定,尤其在父母無法提供物證的情況下,運(yùn)用mtDNA做個(gè)人識(shí)別非常成功。mtDNA序列不僅存在個(gè)體差異,而且尚發(fā)現(xiàn)有種族差異,故也可以用于鑒定個(gè)體的種族來源問題。總之,由于線粒體母系遺傳方式以及一系列特有的生物學(xué)特征,使其在法醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有一定的價(jià)值。

3法醫(yī)DNA分析的應(yīng)用

目前全世界有120多個(gè)國家和地區(qū)應(yīng)用DNA技術(shù)辦案，每年有數(shù)以萬計(jì)的DNA證據(jù)被法庭采用。DNA技術(shù)已成為與犯罪分子作斗爭和解決親權(quán)爭議非常重要的工具。我國自1987年開始進(jìn)行法醫(yī)DNA分析研究，目前公安部物證鑒定中心、各省市及部分地區(qū)刑科所等單位均成功的運(yùn)用DNA分析技術(shù)，在實(shí)際辦案中取得了很大的成果。法醫(yī)DNA分析特別是STRPCR技術(shù)越來越受到重視。

兇殺案兇殺現(xiàn)場留下的血跡、毛發(fā)、指甲、牙齒、肌肉組織或器官、煙頭等等檢材都能進(jìn)行DNA技術(shù)鑒定，兇殺案件的現(xiàn)場錯(cuò)綜復(fù)雜，無論物證殘留在何種載體(刀具、衣物、紙張、木頭、泥土、水泥地、巖石、樹葉等等)上，只要現(xiàn)場勘察人員仔細(xì)認(rèn)真地將樣品完整采集，都能運(yùn)用PCR方法進(jìn)行檢測，通過檢測計(jì)算出現(xiàn)場物證在種族人群中的偶合概率，如果達(dá)到就可科學(xué)準(zhǔn)確的表現(xiàn)是可同一認(rèn)定。即使是混合血跡也不再是不可逾越的障礙。案例：1999年5月3日凌晨，在北京市石景山區(qū)發(fā)生了一起8名女青年被殺的特大兇殺案。從現(xiàn)場提取80余處血跡與8名受害人血液樣本，同時(shí)進(jìn)行檢驗(yàn)。經(jīng)多個(gè)STR位點(diǎn)檢驗(yàn)得出，第一：現(xiàn)場血跡與8名死者血樣的檢驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，使每一處血斑均確定是何人所留，從而明確案發(fā)時(shí)每一受害人的活動(dòng)情況，并繪制出現(xiàn)場血跡分布圖，為偵察人員進(jìn)行現(xiàn)場重建提供了科學(xué)根據(jù)；第二：現(xiàn)場提取到兩種犯罪嫌疑人留下的血跡，一種為穿襪子染血后所留，另一種為現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的一雙拖鞋所留；同時(shí)法醫(yī)判斷8名死者均被兩種單刃刀刺死。本案有幾名案犯所為是偵察人員偵破此案的關(guān)鍵。對(duì)血跡和現(xiàn)場遺留的拖鞋進(jìn)行檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)拖鞋外表面血跡的STR分型結(jié)果與拖鞋內(nèi)膛所染血跡的分型結(jié)果不同，且鞋內(nèi)膛血跡為其中5名死者血跡的混合樣本。根據(jù)此結(jié)果分析，鞋內(nèi)血跡為同一案犯穿襪行兇后又穿拖鞋所形成，確定現(xiàn)場的襪子足跡和拖鞋足跡為同一案犯所留；第三：現(xiàn)場3處血跡中均檢出與8名死者不同的等位基因。據(jù)此，判斷案犯在作案時(shí)曾受傷出血，并鑒定出案犯的基因型，為最終認(rèn)定罪犯提供了可靠的證據(jù)。此案偵破后證實(shí)確為一名案犯所為，而且現(xiàn)場的第九種血跡與案犯的基因型相同。DNA技術(shù)成功為此案進(jìn)行現(xiàn)場重建和認(rèn)定犯罪嫌疑人提供了無可替代的科學(xué)依據(jù)，為偵查工作指出了正確方向，起到了舉足輕重的作用。

強(qiáng)奸及強(qiáng)奸殺人案在強(qiáng)奸及強(qiáng)奸殺人案現(xiàn)場常常會(huì)發(fā)現(xiàn)以下物證：殘留在衣物、被單、衛(wèi)生紙或其他物體上的精液斑；混有女性陰道分泌物的混合斑；罪犯的陰毛或毛發(fā)、血痕等。DNA分析技術(shù)可以根據(jù)女性陰道分泌物與男性精子結(jié)構(gòu)上的差異將二者分開，只提取純精子DNA，而不受陰道分泌物的影響。將現(xiàn)場遺留的混合斑精子DNA分析結(jié)果與嫌疑人DNA檢驗(yàn)分析結(jié)果比較，即使輪奸案，通過對(duì)比，也可得到正確結(jié)論。案例：2004年10月21日蹬人力三輪車的王某將剛來柳市不久、人生地不熟的重慶籍姑娘小春強(qiáng)奸。強(qiáng)奸后，三輪車夫又搶走了小春隨身攜帶的一只迪比特牌手機(jī)而逃離現(xiàn)場。20天后，警方找到重大嫌疑對(duì)象，現(xiàn)年29歲的河南人王某，與此同時(shí)還在王某身上發(fā)現(xiàn)受害人小春的物證。但是面對(duì)證據(jù)，王某卻拒不交待任何案件情節(jié)。最后，利用DNA分析技術(shù)鑒定王某血樣的DNA分型與留在受害人人體內(nèi)的精斑DNA分型一致，這樁搶劫強(qiáng)奸案才成功告破。

無名尸、碎尸案在偵破無名尸、碎尸案中,在無法確定尸體身份的時(shí)候,運(yùn)用DNA技術(shù)可以解決尸源認(rèn)定難題,還可以確定不同的尸塊是否來自同一尸體,不管罪犯運(yùn)用何種手段進(jìn)行處理,例如煮熟、焚燒、藥物浸泡等,只要不是火化成灰,都能進(jìn)行檢測。案例：1998年12月10日至13日，分別在某市不同的公共汽車、電車上以及胡同里發(fā)現(xiàn)裝有尸塊的編織袋。為進(jìn)行串并案，檢驗(yàn)人員對(duì)上述多數(shù)尸塊進(jìn)行了DNA分析，認(rèn)定在不同地點(diǎn)發(fā)現(xiàn)的尸塊在中國人群中的偶合概率為×1012,為同一個(gè)體。根據(jù)有人報(bào)告谷某某失蹤要求與上述尸塊進(jìn)行比對(duì)，為尋找尸源提取了谷某某妹妹、夫人及女兒的血液進(jìn)行DNA分析。經(jīng)STR檢驗(yàn)和mtDNA序列分析，碎尸為谷某某女兒生物學(xué)父親的概率為%；線粒體DNA為母系遺傳，碎尸與谷某某妹妹的序列變異堿基及位置相同，證實(shí)碎尸尸源確實(shí)為失蹤人員谷某某。正是尸源的確定使案件出現(xiàn)轉(zhuǎn)機(jī)，為偵察提供了方向，為最終破獲此案奠定了基礎(chǔ)。有些無名尸骨案件特別是失蹤多年后找尋到的尸骨,在尸骨保存比較完整,年限不超過20a的情況下,同樣可以進(jìn)行鑒定,確定尸骨的確切身份。

親子鑒定案一些離婚案件的民事訴訟中，雙方當(dāng)事人因孩子是否為親生產(chǎn)生異議，導(dǎo)致?lián)狃B(yǎng)權(quán)或撫養(yǎng)費(fèi)等問題的爭執(zhí)，長期離散的子女長大后，或是醫(yī)院發(fā)生嬰兒錯(cuò)抱，移民事件或戶籍售理、海外或港澳臺(tái)同胞尋親等情況，需要確認(rèn)親緣關(guān)系，進(jìn)行DNA鑒定是最準(zhǔn)確的辦法。目前國內(nèi)正逐漸把DNA檢驗(yàn)、數(shù)據(jù)庫、互聯(lián)網(wǎng)三項(xiàng)技術(shù)相結(jié)合，建立國家數(shù)據(jù)庫，可實(shí)現(xiàn)全國范圍內(nèi)聯(lián)網(wǎng)和查詢，能大大提高效率和節(jié)省時(shí)間。

其他方面的應(yīng)用法醫(yī)DNA分析技術(shù)除了可對(duì)人類進(jìn)行DNA分析外，還可對(duì)寵物、家畜、野生動(dòng)物等進(jìn)行種屬鑒定、個(gè)體識(shí)別及親權(quán)關(guān)系鑒定，用于動(dòng)物鑒定的DNA技術(shù)主要有線粒體DNA的測序分析、PAPD分析和STR等分析。狗和貓是人類生活中接觸最多的動(dòng)物。狗可能作為進(jìn)攻人的肇事者而受到檢驗(yàn)，在犯罪分子身上或物品上發(fā)現(xiàn)有狗的毛，意欲通過檢驗(yàn)這些狗毛和可疑狗的毛來判定他們的相關(guān)性。案例：一名婦女被謀殺，在尸體旁發(fā)現(xiàn)幾根狗毛。過了沒多久，又發(fā)現(xiàn)一名婦女被謀殺，同樣的在尸體旁發(fā)現(xiàn)數(shù)根狗毛。作案方式相似，都在現(xiàn)場留下形態(tài)上相似的狗毛，認(rèn)為此兩案為同一人所為。線粒體分析表明二個(gè)現(xiàn)場的狗毛序列相同，均為變異體8，是非常少見的基因型，采集7個(gè)嫌疑人家的狗毛，進(jìn)行線粒體DNA分析，它們的型分別為1、3、4、5、5、5、5型，表明現(xiàn)場的狗毛與它們的不同。更為重要的是，現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的狗毛基因型只在目前3個(gè)狗種中發(fā)現(xiàn)，縮小了現(xiàn)場遺留狗毛的狗范圍。此外，犯罪分子在作案過程中必然會(huì)無意間使自己身上、衣物、鞋襪、作案工具或交通工具攜帶有犯罪現(xiàn)場的周圍環(huán)境中的物體，如泥土、植物的葉片、花瓣、種子、花粉及果實(shí)或果汁等，或者尸體身上沾有這些物質(zhì)。對(duì)這些物質(zhì)進(jìn)行分析，判定犯罪嫌疑人是否去過案件現(xiàn)場，或者確定第一犯罪現(xiàn)場的位置，常常對(duì)一些案件的偵破具有重要作用。在實(shí)際案件中，犯罪分子身上或尸體上附著的植物或泥土樣品條件很差，憑借普通分類學(xué)可能無法確認(rèn)、區(qū)分它們，因此對(duì)這些植物和泥土樣品的檢驗(yàn)與利用較少。隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，可以應(yīng)用DNA技術(shù)對(duì)這些樣品進(jìn)行分析、檢驗(yàn)，確定它們的種類與周圍環(huán)境的相似性。

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