接触性检材的DNA自动化提取
王颖希, 张庆霞*, 薛卢艳, 李程, 杜娟, 霍振义, 焦章平
北京市公安司法鉴定中心,北京 100192
* 通讯作者:张庆霞(1978—),女,河南淮阳人,硕士,副主任法医师,研究方向为法医物证学。E-mail:qingxiazhang@sina.com

第一作者简介:王颖希(1986—),女,山西太原人,硕士,主检法医师,研究方向为法医物证学。E-mail:15101145899@163.com

摘要
目的 建立使用KingFisher磁珠纯化仪结合博坤超微量磁珠法提取试剂盒自动化提取接触性检材DNA的方法。方法 进行不同起始量(0.1、0.15、0.2、0.25ng)的标准DNA回收、单枚指纹DNA提取、案件接触性检材检验三种实验。结果 10例0.1ng样本除2例外,其他浓度的标准DNA均检出完整分型。单枚指纹样本检出分型与被取样者分型比对,有效DNA检出率为57.2%。870例案件接触性检材检验结果,有效DNA检出率为71.5%。结论 博坤超微量磁珠法提取试剂盒结合KingFisher磁珠纯化仪提取法医案件中常见生物样本的DNA,其产率和质量均能满足STR分型需要。
关键词: 法医物证学; 自动化工作站; DNA; 提取; STR
中图分类号:DF795.2 文献标志码:A 文章编号:1008-3650(2018)02-0156-03
Forensic-purposed Automatic Extraction of DNA from Contact Samples
WANG Yingxi, ZHANG Qingxia*, XUE Luyan, LI Cheng, DU Juan, HUO Zhenyi, JIAO Zhangping
Beijing Center for Forensic Science Service of Public Security, Beijing 100192, China
Abstract
Objective To establish a method of forensic-purposed automatic DNA extraction from contact samples by KingFisher system combined with high-quality DNA extraction kit (BoKun).Methods Standard DNA was yielded from its different initial quantity (0.1ng, 0.15ng, 0.2ng, 0.25ng), and DNA extraction was also individually conducted from either the single fingerprint deposits or the contact samples of forensic casework.Results Except 2 out of the 10 standard samples containing 0.1ng DNA, all the other concentrations of DNA got their complete STR genotypes. Compared with their contributors, the single fingerprint deposits achieved the effective DNA detection rate of 57.2%. For the tested 870 contact samples of forensic casework, the effective DNA detection rate was 71.5%.Conclusion High-quality DNA extraction kit, combined with KingFisher system, can be applied in the forensic-purposed DNA extraction from contact samples, yielding the DNA product suitable for STR typing with proper quantity and quality.
Key words: forensic biological evidence; automatic workstation; DNA; extraction; STR

案件接触性检材主要指人体与物体接触所遗留的表皮脱落细胞(下文简称脱落细胞), 故嫌疑人使用的工具、戴过的手套、遗留的指纹等都可能含有不同数量的脱落细胞。接触性检材的DNA含量微, 降解程度高, 目前公安DNA实验室主要以磁珠法提取, 工作量大、耗时长。但接触性检材数量却日益增多, 而对检验时间的要求越来越迫切, 故DNA检验工作的压力越来越大[1, 2, 3]。DNA提取是检验的关键, 获得的DNA模板质量直接影响着后续实验。自动化工作站提取方式具有高通量批量处理功能, 可有效提升检材处理效率, 降低劳动强度[4]。但以往的自动化提取方法对微量DNA的提取能力存在不足, 能否适用于批量处理接触性检材还需进一步改进和验证[5, 8]。本文以KingFisher磁珠纯化仪结合超微量磁珠法提取试剂盒, 建立了自动、高通量提取接触性检材DNA的新方法。测试结果显示该方法适用检材范围广, 样品处理效率高, DNA有效检出率达71.5%, 效果令人满意。

1 材料与方法
1.1 材料、仪器和试剂

标准品2800 M(浓度:10 ng/μ L, promega公司); 自制指纹样本, 7人的食指、中指、无名指分别在载玻片上各按一枚指纹, 力度适中, 按压时间5 s左右, 共21枚指纹样本。本实验室日常案件送检的接触性检材(均为棉签擦拭脱落细胞或脱落细胞粘取器粘取的脱落细胞, 如窗框拭子、作案工具拭子、嫌疑人遗留现场物品的粘取物等), 共计870份, 检材未做区分。KingFisher磁珠提取纯化系统(低通量版及高通量版)(博坤生物公司)、ML-超微量磁珠法DNA提取试剂盒(博坤生物公司)、ProFlex™ PCR系统(Thermo公司)、3500xL基因分析仪(ABI公司)、ID Plus扩增试剂盒(ABI公司)。

1.2 方法

1.2.1 提取

不同起始量标准DNA的回收实验。取DNA标准品2800M(10 ng/μ L)5μ L加入到495 μ L高纯水中, 稀释成0.1 ng/μ L的纯DNA标准品; 分别吸取1.0、1.5、2.0、2.5 μ L稀释后样本, 使用ML-超微量磁珠法DNA提取试剂盒对其消化, 进行0.1、0.15、0.2、0.25 ng纯DNA回收实验, 洗脱体积为30 μ L, 每个浓度平行进行10次试验。将预处理后的消化产物转移到KingFisher磁珠提取纯化系统(低通量版, 24道)进行自动化DNA提取。

单枚指纹DNA提取实验。利用擦拭1号(博坤生物公司), 按照干湿标准两步法对载玻片上指纹样本进行擦拭后放入1.5 mL离心管中。按试剂说明书使用ML-超微量磁珠法DNA提取试剂盒对其进行消化。将消化产物转移到KingFisher磁珠提取纯化系统(低通量版)进行自动化DNA提取。

案件接触性检材检验实验。棉签擦拭物检材直接剪取棉头表层并置于离心提篮内; 脱落细胞粘取器粘取物直接取整个膜片放入1.5 mL离心管管底。除KingFisher磁珠提取纯化系统选用高通量版外, 其余同“ 单枚指纹DNA提取实验” 操作。

1.2.2 扩增及电泳分析

提取DNA的溶液采用ID Plus扩增试剂盒经ProFlex™ PCR系统, 以10 μ L体系(模板均为1μ L)扩增。扩增产物经3500xL遗传分析仪进行检测, GeneMarker软件进行STR分型(RFU> 50)。未检出或检出10个基因座以下视为非有效检出, 检出10个及以上基因座则作有效检出。

2 结果
2.1 不同起始量标准DNA回收实验

将各样本STR分型图谱与已知标准DNA分型进行比对, 结果显示所有样本均得到准确分型(表1), 但0.1 ng标准DNA样本有一个在D7S820基因座缺失一个位点, 另一个其RFU峰值偏低, 只有51。其他0.15、0.2、0.25 ng标准DNA样本均检出完整STR分型。

表1 不同起始量标准DNA回收样本检测结果 Table 1 Standard DNA recoveries from different initial quantities of DNA
2.2 单枚指纹样本检测结果

将样本检出分型与被取样者的分型比对(表2), 其中11个样本检出10个以上基因座的单一分型, 且与被取样者分型一致; 虽有1个混合分型, 但以被取样者的分型为主要峰型。非有效DNA检出率为42.8%; 有效DNA检出率为57.2%。

表 2 单枚指纹样本检测结果 Table 2 Amount of exposed STR loci of the DNA extracted from single fingerprints
2.3 实际案件检材检测结果

870例实验检材检验结果见表3

表 3 870例案件送检脱落细胞类检材检测结果 Table 3 Statistics of detected STR loci of exfoliated cells from 870 contact samples collected in daily forensic casework

其中206个样本检出单一16基因座分型, 22个样本检出单一13~15基因座分型, 51个样本检出单一10~13基因座分型, 343个样本检出混合16基因座分型; 70个样本检出10基因座以下分型, 178个样本未检出分型。未检出或10基因座以下分型视为非有效DNA提取, 占比为28.5%; 故有效DNA检出率为71.5%。

3 讨论

据文献报道, 接触性检材DNA含量普遍在0.1~1.5 ng之间[9]。对这类微量疑难检材DNA的提取, 需对从提取试剂到所用仪器的各个环节进行优化[10]。本研究选用KingFisher磁珠提取纯化系统结合博坤超微量磁珠法DNA提取试剂盒进行试验, 得到了较高的检出率, 原因可能如下:该试剂盒磁珠颗粒小, 使其吸附DNA的面积更大, 故可在磁珠表面富集更多的DNA, 而其磁珠的超顺磁性又保证了更好的悬浮性和分散性; 加之所选用自动化工作站采用磁棒插入磁套浸进液体进行吸附, 磁套离开磁棒后置于溶液进行释放, 相比通过磁力架反应的传统磁珠法可以提高检出率。另外, 该系列仪器可根据检材条件而改变洗脱体积, 故更有利于从微量脱落细胞样本中获得更高浓度的模板DNA。

本研究首先对选用的自动化提取系统进行提取灵敏度的测试。选择浓度可准确量化的标准DNA样本, 结果显示该自动化系统可对含量低至0.1 ng的标准DNA成功回收, 获得的STR分型也相对完整, 表明该自动化系统具有较高的提取灵敏度。

指纹是案件现场典型的接触性检材, 而其中脱落细胞含量却普遍较少, 故属疑难类接触性检材。利用本文所建方法对实验室制备的单指纹样本进行提取, STR分析显示有效DNA检出率可达到57.2%, 为目前指纹DNA检验的较好结果。而且, 由于整个提取过程全部自动化处理, 方法的重复性高, 能为稳定可靠的大批量处理接触性检材DNA提供保障。在实际样本的验证实验中, 所选取的均为实际案件现场经采样工具二次转移的接触性检材。经STR检验分析, 有效DNA检出率达到71.5%, 其中单一16基因座分型检出率为23.7%。这一结果即便与手工精细操作相比也令人满意, 表明自动化系统应用于接触性检材批量提取纯化是切实可行的。

KingFisher磁珠纯化仪可应用于日常案件检验, 其中高通量版可以同时处理96个样本。磁珠颗粒小, 富集效率高, 洗脱体积灵活, 均有利于从微量接触检材中获得高浓度的模板DNA; 又因其适用检材类型广, 能有效提高各类检材DNA的检出率, 因而可降低检验成本。磁珠法整合自动化工作站能有效控制人为因素对实验的影响, 减少DNA损失, 同时还可避免样本间的交叉污染, 结果的准确性更有保障, 实验时间更短, 提取96个样本仅需1 h 3 min。

The authors have declared that no competing interests exist.

作者已声明无竞争性利益关系。The authors have declared that no competing interests exist.

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