DNA数据库批量检验样本录入的质控措施
姚伊人, 白雪, 余政梁, 尚蕾, 丁光树, 王郗, 李万水
公安部物证鉴定中心,北京 100038

第一作者简介:姚伊人,男,湖北武汉人,硕士,主检法医师,研究方向为法医DNA检验。E-mail:yiren1025@163.com

摘要

规模化录入DNA数据库检验样本是公安机关DNA数据库维持与发展的重要技术支撑,有关检验过程具有批量化、标准化等特点,与物证DNA实验室中仅一或几件案件检材的小规模常规检验有所不同。本文结合检验DNA数据库大批量样本长期累积的经验,借鉴流水线生产的概念思路,总结了针对批量录入检验样本各相关步骤的质量控制措施,以期为数据库的质量保证以及检验标准和流程的确定与系统化提供参考。

关键词: DNA数据库样本; 规模化检验; 质量控制
中图分类号:DF795.2 文献标志码:A 文章编号:1008-3650(2019)02-0159-03
Fidelity of Batch-tested DNA Samples for Database Enrollment
YAO Yiren, BAI Xue, YU Zhengliang, SHANG Lei, DING Guangshu, WANG Xi, LI Wanshui
(Institute of Forensic Science, Ministry of Public Security, Beijing 100038, China)
Abstract

Batch-tested DNA samples enrolled into database are important for China National DNA database to maintain and develop. The relevant testing process is characteristic of large scale and standardization, usually different from the testing of case samples in one routine forensic DNA lab. Based on the experience of long-time DNA testing of such kind and borrowing the concept of assembly-production line, this paper summarizes a series of quality-control measures about the relevant manipulations so that the sample-enrolled DNA database can assure its fidelity, with some references being also provided for setting up one systematic test standard and a relevant procedure.

Key words: DNA samples for database; large-scale DNA test; quality control

DNA数据库是公安刑事科学技术领域目前个体识别率最高、应用效果最显著的核心信息系统, 其为侦查破案、相关公安工作、诉讼、国家安全和社会管理等提供了重要的科技支撑。近年来, 公安机关DNA数据库建设及应用步伐加快, 在打击犯罪工作中发挥的作用越来越大。至2017年底, 全国DNA数据库已储存各类数据6000余万条, 每年比中案件数量近20万起, 成为公安机关侦查破案的精确制导武器。

DNA数据库容量迅速增长与规模化样本DNA的检验技术发展密不可分。规模化样本的DNA检验建立在样本的规范化采集、直接扩增和高通量检验机制的基础上, 即公安机关通过“ 一体化采集” 得到的标准血卡或唾液卡经过流水线式的加工得到成批样本的STR分型。与传统DNA检验相比, 其简化了提取、定量、上样等流程, 批量化的操作极大地提高了检验效率, 并节约了成本。如公安部物证鉴定中心DNA数据检验服务中心日均检验能力就已达到10 000人份。

1 DNA数据库批量录入样本的检验流程

通常DNA数据库批量录入样本的检验分为10个步骤, 即:样本受理、取样、扩增、检测、分析、复核、复检、质检、样本整理及数据汇总。图1为从样本和数据两个维度展示的具体流程。

图1 检验流程Fig.1 Testing process

2 DNA数据库批量录入样本检验的质控措施

DNA数据库批量录入样本检验最显著的特点就是批量化, 即分液、取样、扩增、检测全都批量化。其检测工作的组织形式与流水线生产类似, 即按照数据加工的工艺顺序排列工序, 使样本按照一定的速度, 连续有节奏地经过各个工序依次加工, 直至得到检验结果。因此质量控制也借鉴了流水线生产管理的相关理念, 如设计标准化的工作流程、物料及样本流转保证其连续性和节奏性、工序的操作人员相对固定、统筹安排各项工序的进度等[1]

2.1 源头控制

2.1.1 试剂质量与分液

检验要选用通过中国公共安全产品认证的商品化试剂盒, 每批试剂分装及使用前要参照有关实验室认可程序文件中的消耗品验收作业指导书做检测, 看是否能获得准确结果, 有无污染等。若盲目分液, 如因试剂原因导致结果出现问题, 就会造成大量耗材、样本和人力的损失。此外, 全国公安机关DNA数据库正处于高速发展阶段, 样本检验任务量大, 因此为了节约成本, 检验人员常采用小体系扩增来减少试剂的消耗量。成熟的商品化试剂盒通常会有推荐体系, 适当缩小体系来检测血、唾液这类DNA模板量较大的样本, 仍可获得完整的分型。但是, 若一味缩小体系, 会导致大片段峰丢失等后果的发生, 造成数据缺失甚至错误。张庆霞等人[2]的研究表明, 19种扩增试剂盒中仅有2种用5 μ L体系仍可得到完整的DNA分型。可见, 只有应用试剂盒推荐的体系进行扩增才能保证有效的获得分型。

2.1.2 样本采集及整理

DNA数据库样本往往成批送检, 数量极大, 管理不慎易污染、腐败或遗失。故应采用商品化血卡或唾液卡采集样本, 收藏于同一标准或规格的纸袋中, 并在纸袋上注明样本个体的信息。采集时按规则需对样本进行编码以便于实验室检验, 在卡片和纸袋上均要贴上带有编码的条形码, 做到编码、信息、样本三者互相对应。样本呈仓储式按顺序摆放, 92个编成一捆并装箱、摆放在相对固定的区域, 以便于清点与查找。已经粘贴条形码的样本要及时扫码录入并计数, 要注意检查所贴条形码是否合格, 排除无法识别、漏贴、重复贴等情况的存在, 这些检查要点可借助软件对照完成。

2.2 过程控制

按照样本检验流程, 除做好常规防污染措施和对照实验外, 在每个工序的关键(节)点还需建立并实施专门特殊的质控方法。

2.2.1 取样环节

打孔取样是检验过程的第一步, 同时也是质量控制最重要的环节, 因为这一环节人工参与最多。由于所取样本很小, 容易出现差错, 故为避免样本在静电作用下飞进附近其他孔位或者取样板附近, 除要求取样人员细心外, 每次取样前须用条码枪扫码识别样本的编号, 同时相应在电脑上生成遗传分析仪的电泳上样表, 确保电子表格中编码的孔位与96孔取样板的所在孔位相一致, 如此才可进行下一个样本的取样。另外, 需将扩增体系预先分别加至96孔板内, 以增加取样微环境的湿润程度, 减小静电影响。每取完一份样本, 需检查对应孔位中有无样本。如有血样飘飞, 应挑出飘飞血样, 并在原孔位再加一份(片)样本。

2.2.2 扩增检测环节

由于规模化样本检验所使用的试剂体系较小, 在热循环扩增中, 即使封膜或者用硅胶盖, 也常会出现反应液体蒸干的现象而导致扩增失败。因此分液完成后需再加入约3 μ L的石蜡油进行封闭, 在防止试剂蒸发的同时也阻隔DNA气溶胶进入环境中而引发污染。在上机检测前用96道移液器将去离子甲酰胺一次性与整块96孔板的扩增产物混合, 这样做既可大大提高效率又可避免转板过程中污染的产生。

为提高检测效率, 规模化DNA样本检测多采用48道或96道遗传分析仪。这类分析仪设有板槽可同时放15块96孔板, 通过自动化移板进样。每块96孔板需编号, 检测前要认真核对各板在板槽中的摆放顺序与分析仪上所设置检测顺序的一致性, 以避免整板数据发生错误的情况出现。

2.2.3 分析环节

复核:分析组人员在使用Genemapper软件分析后, 分析结果要交由有经验的DNA专业人员用Genemapper ID-X软件进行复核, 如此通过两次的分析可更加确保分型的正确性。

查同:通过软件查找分型相同的样本是发现检测错误的重要手段。同型可能有以下几类情况:

1)样本本身为同型。如样本的人员信息一致, 则为重复采样。如不一致, 可能是采样时“ 一血多涂” 或者检测时上样出现错误。如为重复采样或“ 一血多涂” , 则需挑出样本并标记, 并反馈给送检单位。如系检测时上样错误, 相关板号则需重新检测。

2)同一板内的同型。在取样环节所取样本由于静电而飞移到其他孔位, 会导致一个样本存在于多个孔位中。此时需整板重新取样检测。

3)与参与DNA检验工作的实验室人员分型相同。这应是由于实验室人员脱落细胞污染样本所致。对此, 也需整版重新取样检测, 并排查污染原因。

2.3 结果控制

2.3.1 复检

对同型样本、出现稀有基因型样本和未检出样本需详细检查, 如有必要还应重复检验。确定是同型样本的, 要分析原因, 避免错误发生; 重复采样和多次检验仍得不到结果的应归为不合格样本; 稀有基因型样本在检验记录表上需作重点标记, 以备查。混合分型通常是污染造成的, 也需要复检。

2.3.2 抽检

在所有环节完成后, 在每块96孔PCR板中随机抽取2个样本再行检验, 看与第一次结果是否一致。如不一致, 说明该板检测出现了错误, 如串孔、串板等, 务必要及时分析原因、排除错误。出现错误的板号一定要整板重新取样检测。目前大多数DNA实验室都是按照实验室认证、认可、等级评定等要求建设和管理的, 较为规范。但针对样本流和数据流更大的规模化DNA样本检验, 质量控制体系尚不完善。除常规的防控污染保证外, 在样本管理、数据管理以及保证样本和数据的一致性等方面还需制定更进一步的相应措施。预计我国DNA数据库建设今后相当长时间内仍将处于高速发展阶段, 除常染色体STR数据继续增加外, “ 全国公安机关男性家族排查系统” 的建设也已被公安部列为工作重点。规模化的样本检验作为数据库发展的重要技术支撑, 面临的检验任务和质量要求将越来越高, 因此从流水线数据加工的角度建立标准化的检验流程和系统化的质控体系势在必行。规模化检验由于样本量大, 所有的质控重点应以预防为主、预防在先, 实行全过程的管理。要把不合格的数据消灭在其形成过程中, 做好防、检结合, 以防为主, 从单纯的事后检验转变为事先防控。此外, 由于规模化检验涉及人员众多, 所以制度建设和人员管理也是重点, 但本文着重讨论技术环节, 故对此不赘述。DNA数据库录入样本规模化检验是一种流水线式的数据采集与加工完善方式, 其质量控制不仅要管理数据质量, 还要管理检验工序的过程与工作质量。控制方式不能仅是单一技术手段, 而须是充分利用质量管理技术和科学方法的系统整合, 从而组成为多样式、复合化的质量管理方法控制体系。

The authors have declared that no competing interests exist.

作者已声明无竞争性利益关系。

参考文献
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