引用本文
陈静, 苑美青, 谢群, 徐秀兰, 徐珍, 李万水. 不完整STR分型的价值挖掘[J]. 刑事技术,2015,40(5): 376-378
CHEN Jing, YUAN Meiqing, XIE Qun, XU Xiulan, XU Zhen, LI Wanshui. The Potential Value of Forensic Partial DNA Profiles[J]. Forensic Science and Technology,2015,40(5): 376-378  
Permissions
Copyright©2015, 《刑事技术》编辑部
《刑事技术》编辑部
不完整STR分型的价值挖掘
陈静, 苑美青, 谢群, 徐秀兰, 徐珍, 李万水*
公安部物证鉴定中心 法医遗传学公安部重点实验室,北京 100038
李万水,男,主任法医师,学士,研究方向为法医遗传学。 E-mail:liwanshui68@sina.com

作者简介： 陈 静（1989—）,女,法医师,硕士,研究方向为法医遗传学。 E-mail:wendybj121@126.com

摘要

清晰的DNA图谱对于认定犯罪嫌疑人具有决定性的证据作用。然而在实际检验中,经常得到不完整DNA图谱或混合图谱,相关案件因无法查询比对而长期搁置成为“冷案”。本文从这一难题出发,结合混合样品人工拆分和“全国公安机关DNA数据库快速协查平台”,对2011年的未破积案进行梳理,为21起未破案件中的19起查拆分出有价值的DNA分型,并成功告破两起命案。通过深度挖掘不完整STR分型的潜在利用价值,大大提高了 “休眠”DNA信息的使用效率,为形成破案模式的新常态提供了思路和借鉴。

关键词: 法医遗传学; 不完整STR分型; 混合分型; 拆分; 数据库检索
中图分类号:DF795.2 文献标志码:B 文章编号:1008-3650(2015)05-0376-03 doi: 10.16467/j.1008-3650.2015.05.007
The Potential Value of Forensic Partial DNA Profiles
CHEN Jing, YUAN Meiqing, XIE Qun, XU Xiulan, XU Zhen, LI Wanshui*
Key Laboratory of Forensic Genetics of Ministry of Public Security, Institute of Forensic Science of Ministry of Public Security, Beijing 100038 , China
Abstract

Complete and clear DNA profiles are the decisive evidence for criminal suspects to be identified. Whereas, in forensic practice, DNA profiles come out at times as mixed or partial ones, resulting in the relevant cases turning into “cold cases” because of chronic postponement out of inability to compare and match. The Express Search of National Database can offer crucial support for solving this sort of cases if the relevant partial DNA spectrums from one “cold case” become available. Based on this idea, 21 unsolved cases in the year of 2011 were assorted in combination of National Database by the mixed DNA profiles being de-convolved into individual spectrums to make the potential suspects’ able to be matched. This handling conduced 19 cases having got their valuable DNA spectrums, successfully directing two murder cases to be solved by the above method of de-convolution. How to produce an available DNA profile and split out its usable spectrums is the key to solve the cases of mixed evidential materials without suspects attached. Consequently, the optimization of amplification parameters and conditions, selection of reliable loci to be matched and ascertainment of multiple chosen collocations were analyzed and discussed in this paper, therefore putting forth the essentially technical points on de-convolving a mixed DNA profile. This paper presents the deep mining of partial DNA profiles to exert their potential values with National Database to play its predominance of data and information, bringing the dormant partial DNA spectrums into life and “cold cases” uncovered, very beneficial to supply thoughts and reference for setting up new patterns of cases solving.

Keyword: forensic genetics; partial STR profile; mixed DNA profile; de-convolution; database search

随着DNA检验技术的广泛应用, DNA鉴定结果在案件侦破和刑事诉讼等方面发挥着越来越重要的作用。在DNA检验中, 常得到不完整或混合DNA分型, 其利用价值非常有限。为此, 本文介绍了对不完整或混合DNA信息进行深度挖掘的成功经验, 归纳出分析处理该类DNA信息的方法, 为新形势下形成破案模式的新常态提供借鉴和启发。

1 破案模式的初步形成

2014年11月, 甘肃省某市公安机关送检一起盗窃案。因不具备复检条件, 只能对已检出的不完整STR分型结果进行分析研判。综合比较几次扩增结果, 筛选出6个可靠性较高的基因座, 利用“ 全国公安机关DNA数据库快速协查平台” （以下简称“ 快速协查平台” ）, 采用“ 容差半对” 的比对模式, 比中贵州籍吸毒人员一名和甘肃当地盗窃前科人员一名。经分析研判推断后者可能性较高, 为嫌疑人的确定、案件的成功侦破提供了关键线索。该案例充分说明, 一些不具备认定条件被视作“ 无用结果” 舍弃的不完整STR分型, 极可能具有重要价值, 借助数据库系统, 能够缩小侦查范围, 甚至锁定犯罪嫌疑人。

同样, 常见的混合DNA分型, 虽然无法直接利用数据库进行比对, 也可能隐藏着珍贵的破案线索。随着对混合分型认识的不断深入[1, 2, 3, 4], 对这些潜在的“ 休眠” DNA信息进行深度挖掘, 可能为案件侦破带来重大转机。鉴于该思路, 结合DNA拆分工作的经验, 2015年3月, 本实验室开展了“ 2011年混合DNA分型案件拆分清理” 的专项工作, 对全年1235例案件重新进行了梳理, 共有96例获得混合DNA分型而无比对结论。经与送检单位确认, 75起案件已破, 21起无破案线索。对这21起未破案件中获得的混合DNA分型进行人工拆分, 除了2起案件无拆分条件, 19起案件（约90%）均拆分出确定的不完整STR分型。利用“ 快速协查平台” 进行比对, 5起案件分别比中前科人员或与异地案件串并, 占拆分案件总数的1/4。其中, 2起案件分别比中数据库中当地前科人员, 具有重大破案价值。此次专项工作是混合分型拆分技术对部分“ 休眠” 资源进行深度挖掘和再利用的成功验证, 对未破积案提供了新的线索和思路, 形成了破案模式的新常态。

2 不完整STR分型的利用方法
2.1 优化扩增条件

PCR扩增中, 退火温度、延伸时间、循环数和体系模板量都将直接影响检验结果[5]。根据检材条件、案件情况和扩增设备制定不同的扩增策略, 有助于提高结果准确性。模板量的选择要视DNA提取情况而定, 若提取的DNA纯度较高、扩增结果不理想, 可增加模板量, 甚至采用无水体系扩增; 若所得的DNA纯度较低, 其中的杂质可能会抑制PCR反应, 则应适当增加模板量。此外, 根据已有分型结果调整扩增条件, 可提高后续结果的准确性。以上述盗窃案为例, 使用常规程序扩增, 结果杂峰较多, 峰高不均衡, 分型可靠性存疑, 部分基因座甚至未获得分型（见图1左）, 可能是扩增体系中模板量较低所致。提高模板量、增加扩增循环数后, 获得了较多位点分型且峰高较均衡（见图1右）。结合多次扩增结果, 虽然部分位点存疑无法确定完整DNA分型, 但在多次扩增中重复出现的位点可靠性相对较高。选取图1右中的6个标红基因座位点, 以“ 半对容差” 进行数据库快速比对, 利用不完整STR分型比中嫌疑人。

图 1 常规扩增（左）和优化扩增（右）得到的DNA图谱Fig.1 DNA spectrums obtained with routine (left) and optimized (right) amplification

2.2 分析图谱选择可靠位点

国内外常用的混合DNA分型拆分方法有钟摆查询系统[6]、图形挖掘拆分技术[7]和人工拆分等。钟摆查询系统是利用最小二乘法和杂合子平衡原则, 计算并排列出所有可能的基因型组合的一种软件系统, 在国外被广泛使用, 在国内由于技术所限尚无法使用。图形挖掘拆分技术是一种基于等位基因图形挖掘算法的混合拆分软件。相比上述两种软件, 利用人工拆分获得可靠性较高的位点结合数据库组合查询, 既可以保证比对范围, 避免错查漏查, 还能去除多余数据, 减少分别录入比对的工作量, 提高工作效率。结合我国DNA数据库技术条件和应用的效率及可靠性, 人工拆分方法是目前混合分型分析的首选解决方案。

人工拆分混合分型的关键是：确定混合人数以及大致混合比例, 确定可靠位点并拆分出准确的部分分型, 入库比对, 应尽量减少容差。图2所示为“ 陈某被杀案” 的混合DNA分型结果, 为男女两人份混合（混合比例1:2）, 分析可拆分出10个较确定的位点分型（见表1）。后经“ 快速协查平台” 比对, 零容差比中嫌疑人。对于疑难混合DNA结果, 如3人以上多人份混合、混合分型无比对样本或混合比例接近1:1等, 人工拆分的难度较大, 应根据图谱中每个基因座中的条带进行排列组合, 组成多种分型组合分别比对, 可在增强准确性的同时提高比中几率。

表 1 “ 陈某被杀案” 的DNA分型及拆分结果 Table 1 DNA pattern and de-convolution result of the murder of Chen

图 2 “ 陈某被杀案” 的DNA分型图谱Fig.2 DNA pattern in the murder of Chen

3 讨 论

本次专项工作的良好效果得益于将混合DNA拆分技术和数据库比对相结合。DNA拆分技术可在无比对样本时, 根据专家的先验经验排列组合出可能来自于嫌疑人的全部或部分分型; 而数据库比对的优势则可以节省时间和人力成本, 迅速锁定比对目标。对该拆分比对模式进行进一步优化, 可尝试将混合分型中拆分出的不确定基因座进行多种排列组合, 手工模拟“ 钟摆查询” [1, 6], 提高比对准确性。综上所述, 作为个体识别的重要标识, 不仅完整的STR分型可以直接进行个体认定, 不完整STR分型的利用价值也日渐凸显, DNA在案件检验鉴定过程中所发挥的功能被进一步拓宽。因此, 深度挖掘不完整STR分型的潜在价值, 形成日常办案新常态, 为提高办案效率提供有力的支撑。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献
[1] 苑美青, 李万水, 康艳荣, 等. 混合样本拆分查询犯罪嫌疑人的应用研究[J] . 刑事技术, 2012(6): 5-7. [本文引用:2]
[2] 郑秀芬, 纪贵金, 刘超, 等. 二组分混合DNA样品STR图谱解释[J] . 中国法医学杂志, 2000, 15(4): 203-207. [本文引用:1]
[3] Clayton TM, Whitaker JP, Sparkes R, et al. Analysis and interpretation of mixed forensic stains using DNA STR profiling[J] . Forensic Sci Int, 1998, 91(1): 55-70. [本文引用:1]
[4] Gill P, Sparkes R, Pinchin R, et al. Interpreting simple STR mixtures using allele peak areas[J] . Forensic Sci Int, 1998, 91(1): 41-53. [本文引用:1]
[5] 丰蕾, 凃政, 石屹, 等. PCR产物纯化增强STR分型强度的研究[J] . 刑事技术, 2014(6): 11-13. [本文引用:1]
[6] Martin B, Gill P, Curran J, et al. Pendulum-a guideline-based approach to the interpretation of STR mixtures[J] . Forensic Sci Int, 2005, 148(2-3): 181-189. [本文引用:2]
[7] 康艳荣, 李万水, 张国臣, 等. 图挖掘在DNA混合样本拆分中的应用[J] . 江南大学学报: 自然科学版, 2010, 9(2): 210-212. [本文引用:1]