纸张上潜在手印三种前处理方法对DNA检验的影响
星怡辰1, 罗亚平1,*, 王颖希2, 焦章平2
1. 中国人民公安大学,北京 100038
2. 北京市公安司法鉴定中心,北京 100192

第一作者简介:星怡辰,女,北京人,硕士研究生,研究方向为痕迹检验。E-mail: xingxing53603@sina.com

摘要

目的 通过比较常见纸张上潜在手印盲提法与显现后精准提取法的接触DNA检出率,探讨常见纸张上接触DNA前处理的优选方案。方法 比较五种常见纸张上使用盲提法和显现潜在手印(茚二酮显现法、茚三酮熏显法)后精准提取法采集的接触DNA样本检出率。结果 粗糙日历纸盲提的接触DNA检出率为17.8%,通过茚二酮法和茚三酮法显现的潜在手印所提取的DNA检出率分别为75.6%、77.8%;光滑日历纸三种方法所提取的接触DNA检出率为4.4%、11.1%、11.1%;A4复印纸三种方法接触DNA检出率为20%、37.8%、66.7%;牛皮纸三种方法接触DNA检出率为20%、68.9%、64.4%;快递纸袋的三种方法接触DNA检出率为2.2%、6.7%、46.7%。结论 不同纸张上潜在手印经显现后接触DNA检出率不同,通过茚二酮或茚三酮显示潜在手印后精准提取DNA的前处理方法相较于盲提法的接触DNA检出率高。实战中可应用此类方法同时获得手印与DNA分型,以有效提高证据力。

关键词: 接触DNA; 潜在手印; 手印显现; 茚二酮显现法; 茚三酮熏显法; 纸张
中图分类号:DF794.1、DF795.2 文献标志码:A 文章编号:1008-3650(2021)03-0257-07
Comparison among Influences of Three Pretreating Methods on Testing DNA from Paper-harboring Latent Fingerprint
XING Yichen1, LUO Yaping1,*, WANG Yingxi2, JIAO Zhangping2
1. People’s Public Security University of China, Beijing 100038, China;
2. Beijing Center for Forensic Science Service of Public Security, Beijing 100192, China
* 通信第一作者简介:罗亚平,女,河南郑州人,博士,教授,研究方向为痕迹检验。E-mail: lyp6693@163.com
Abstract

Objective Through comparison of detection rates of touch DNA on common paper between blind extraction of latent fingerprint and precise location after development, the optimal solution was to determine for pretreatment of common paper to have the harbored DNA tested.Methods Touch DNA samples were collected from five types of paper with both the blind extraction and precise location following fingerprint development (indanedione spraying or ninhydrin fuming), having their detection rates compared.Results For the rough calendar paper, the blind extraction method contributed the detection rate of touch DNA as 17.8%, contrasting to the respective 75.6% and 77.8% with either indanedione or ninhydrin to develop latent fingerprint beforehand. The smooth calendar paper presented the detection rates of touch DNA via the above three treatments as 4.4%, 11.1% and 11.1%, with those for A4 paper 20%, 37.8% and 66.7%, the ones from kraft 20%, 68.9% and 64.4% plus those about express delivery paper bag being 2.2%, 6.7% and 46.7%, individually.Conclusions The touch DNA is of distinct rate of detection on different common paper after development of their harboring latent fingerprints. The pretreating methods (indanedione spraying or ninhydrin fuming), enabling site-precise extraction of DNA at the position of fingerprint, can derive a higher detection rate of touch DNA than the blind extraction method. Practically, the way of DNA extraction at the site of fingerprint determination can obtain both the fingerprint and DNA genotyping simultaneously, thereby capable of improving the power of evidence.

Key words: touch DNA; latent fingerprint; fingerprint development; indanedione spraying; ninhydrin fuming; paper

潜在手印是犯罪现场常见的痕迹, 其有多种显现方法且技术发展成熟[1]。氨基酸类试剂灵敏度高, 显现后与背景反差大, 常作为显现渗透性客体潜在手印的方法, 如茚二酮、茚三酮法[2, 3, 4, 5]。随着DNA检验鉴定技术的发展, DNA检测灵敏度的提升, 接触DNA已成为法医生物物证的常用检材[6-8]

渗透性客体上接触DNA的前处理常采用擦拭、粘取或直接剪取的盲提法, 但盲提法检出混合样本数量多且检出率较低。将手印显现技术与接触DNA检验技术相结合, 使手印作为提取接触DNA的指示, 可提高接触DNA检出率 [1, 9, 10]

纸张为犯罪现场常见的渗透性客体, 本文以五种常见纸张上潜在手印为研究对象, 用茚二酮和茚三酮显现后精准提取接触DNA, 并与盲提法进行比较, 探讨常见纸张上接触DNA前处理的优选方案。

1 材料与方法
1.1 样本制作

五种常见纸张:粗糙日历纸、光滑日历纸、A4复印纸、牛皮纸、快递纸袋。

实验样本:6名志愿者清洗双手并正常工作3 h后, 在纸张表面划格区(2 cm × 3 cm)捺印十指手印, 捺印力度适中且保持10 s; 重复上述步骤, 于另外位置再次捺印。对于每名志愿者在每种纸张上捺印的20枚手印, 将其均分为A、B两组, 即每组每种纸张上遗留60枚包含全部6名志愿者十指的手印样本(n1=60, 本文中n为样本数量)。

盲提样本:6名志愿者使用过的上述五种常见纸张。

对照样本:6名志愿者的口腔拭子。

1.2 DNA前处理方法

1.2.1 接触DNA盲提法

根据经验对6名志愿者日常使用的五种常见纸张于推测有接触DNA的部位进行直接剪取, 每种纸张剪取大小为2 cm × 3 cm的样本45份(n2=45), 用于后续DNA检验。

1.2.2 潜在手印显现后精准提取法

潜在手印显现后精准提取法即通过手印显现方法显出潜在手印后, 将潜在手印所在位置作为接触DNA提取的位置, 进行位置确定的DNA提取。

实验A:茚二酮显现法。对实验样本A组五种常见纸张表面喷洒茚二酮试剂(广州市鹰洲警用设备科技有限公司), 使试剂充分布满纸张表面并使用吹风机加热10 min。使用532 nm的激光(绿光), 光源与纸张载体保持45 cm以上距离, 配合使用可通过450 nm以上光波的橙色滤光镜进行观察。根据手印显现情况选取45个样本(n3=45)并按照划格区域剪取, 用于后续DNA检验。

实验B:茚三酮熏显法。对实验样本B组五种常见纸张表面喷洒茚三酮试剂(产品厂家同茚二酮), 使用熏显柜对纸张进行加温加湿熏显, 条件为: 80 ℃并相对湿度65%保持10 min。根据手印显现情况选取45个样本(n4=45)并按照划格区域剪取, 用于后续DNA检验。

1.3 DNA检验

提取:使用微量生物物证DNA提取纯化系统(博坤生物公司)对剪取的样本进行DNA提取, 收集提取的DNA产物。

扩增:使用ID Plus扩增试剂盒(Thermo公司), 扩增体系为10 μ L(含4 μ L DNA提取产物、4 μ L Master mix、2 μ L Primer), 以ProFlexTM PCR扩增仪(Thermo公司)扩增, 共28个循环。

电泳:取1 μ L扩增产物与9 μ L内标LIZ500和去离子甲酰胺液混合, 于3500xL遗传分析仪(Thermo公司)上进行全自动毛细管电泳。

结果分析与统计:使用GeneMarker软件进行等位基因分析, 分析阈值为200 RFU[11]

2 结果与分析

三种前处理方法共制作675份样本, 检出结果与对照样本的DNA分型进行比对, 将正确获得10个及以上STR基因座单一或混合分型, 作为“ 检出样本” [12]。接触DNA检出率(%)=检出样本数/检验样本数。

2.1 盲提法结果

五种常见纸张表面盲提样本的接触DNA检出率见表1

表1 五种常见纸张表面盲提法接触DNA检出结果及检出率(n2=45) Table 1 Statistics and detection rate of blind extraction of touch DNA on five common paper
2.2 两种手印显现方法的显现效果比较

利用光源对喷洒过茚二酮试剂的纸张进行观察, 显现捺印手印的样本数量见表2

粗糙日历纸表面虽有少量液体痕迹残留, 但潜在手印显现效果最佳, 所有手印均发生荧光反应, 且荧光效果较强, 纹线清晰。

光滑日历纸整体显现效果较好, 所有手印均发生荧光反应; 虽有个别手印纹线不够清晰, 但轮廓依旧明显, 可判断手印位置。

A4复印纸上显现效果稍差, 有12枚手印未发生荧光反应, 既无法观察到清晰纹线也没有手印轮廓, 无法判断手印位置。

牛皮纸显现效果较好, 仅1枚手印无法观察到明显的手印轮廓, 其余手印均可见清晰纹线。

快递纸袋显现效果最差, 有15枚手印无清晰纹线和轮廓, 无法判断手印位置; 其余30枚手印仅可通过手印轮廓判断手印位置, 无法观察到清晰的手印纹线。

茚二酮显现效果:日历纸> 牛皮纸 > A4复印纸/快递纸袋, 见图1。

图1 五种常见纸张表面潜在手印茚二酮显现效果
(a. 粗糙日历纸; b. 光滑日历纸; c. A4复印纸; d. 牛皮纸; e. 快递纸袋)
Fig.1 The fingerprints developed with indanedione on five common paper
(a. rough calendar paper; b. smooth calendar paper; c. A4 paper; d. kraft; e. express delivery paper bag)

显出率(%)=显现样本数/捺印样本数。

对喷洒过茚三酮试剂的纸张表面经熏蒸显出紫色的捺印指纹, 所显现捺印手印的样本数量见表2

表2 五种常见纸张表面茚二酮/茚三酮显现法显出率(n1=60) Table 2 The appearance rate of fingerprint developed with indanedione/ninhydrin fuming on five common paper

五种常见纸张表面均可见清晰的手印纹线或手印轮廓, 仅牛皮纸表面有1枚潜在手印显现效果不佳, 手印轮廓有残缺, 见图2。

图2 五种常见纸张表面潜在手印茚三酮熏显效果
(a.粗糙日历纸; b.光滑日历纸; c.A4复印纸; d.牛皮纸; e.快递纸袋)
Fig.2 The fingerprints developed with ninhydrin fuming on five common paper
(a. rough calendar paper; b. smooth calendar paper; c. A4 paper; d. kraft; e. express delivery paper bag)

五种常见纸张为渗透性客体, 对于喷洒的试剂有一定吸附性和渗透性。有学者认为表面粗糙、间隙较大的客体, 会比表面光滑、间隙较小的客体吸附能力更强, 更易存留脱落细胞。不同纸张表面粗糙程度不同, 遗留的潜在手印中脱落细胞数量也不同[13]。由于五种常见纸张表面粗糙程度不同, 可观察到喷洒试剂后, 志愿者捺印的潜在手印显现数量及荧光强度有所不同。两种显现方法对粗糙日历纸和光滑日历纸上潜在手印的显现效果更优, 均达到100%显现; 对牛皮纸上潜在手印显现效果也较好, 两种显现方法均只有一枚潜在手印显现效果不佳。茚三酮对A4复印纸和快递纸袋上潜在手印的显现效果优于茚二酮。

2.3 前处理后接触DNA检验结果

五种常见纸张表面经茚二酮显现的样本检出数及接触DNA检出率见表3。粗糙日历纸接触DNA检出率最高, 可达75.6%; 牛皮纸接触DNA检出率为68.9%; A4复印纸接触DNA检出率为37.8%; 光滑日历纸和快递纸袋检出的样本数少, 接触DNA检出率均较低。

表3 五种常见纸张表面茚二酮/茚三酮显现法接触DNA检出结果及检出率(n3=45) Table 3 Statistics and detection rate of indanedione-developed/ninhydrin-fuming-developed fingerprint directing for extracting touch DNA from five common paper

五种纸张表面经茚三酮熏显的样本检出数及接触DNA检出率见表3。粗糙日历纸的接触DNA检出率最高, 可达77.8%; 牛皮纸和A4复印纸检出率次之, 为64.4%和66.7%; 快递纸袋接触DNA检出率为46.7%; 光滑日历纸的接触DNA检出率最低, 仅11.1%。粗糙日历纸上接触DNA检出效果最佳, 其次是牛皮纸。A4复印纸和快递纸袋在茚三酮显现后接触DNA提取效果比经茚二酮显现的效果好。光滑日历纸经两种显现方法后其接触DNA检出率均较低。

五种纸张表面经两种方法显现手印后精准提取的接触DNA检出率, 均不同程度高于盲提法, 如图3。

图3 使用三种方法提取五种常见纸张上潜在手印接触DNA检出率Fig.3 Detection rate of three methods extracting touch DNA on five common paper

实验A和B中粗糙与光滑日历纸手印显现效果均较好, 但光滑日历纸的接触DNA检出率均低于粗糙日历纸, 其原因可能是两种日历纸都较厚, 吸水性好, 喷洒的试剂与纸张表面和纸张孔隙内的汗液氨基酸充分反应, 使荧光强度较高, 两种方法均使手印显现效果较好; 但由于光滑日历纸表面平滑不易存留脱落细胞, 因此两类日历纸接触DNA的检出率就有差别。

牛皮纸和A4纸经过两种方法显现潜在手印后精准提取接触DNA, 检出率均有较大的提高, 证明这两种方法可有效提高A4复印纸和牛皮纸的接触DNA检出率。快递纸袋在实验A中手印显现效果和接触DNA检出率均与实验B差距较大, 原因除快递纸袋有光滑涂层外, 也可能因实验A中试剂与快递纸袋中的杂质反应较多, 抑制了接触DNA的检验。

2.4 混合样本检出率

本实验中所用样本为志愿者日常使用纸张及其捺印制作的模拟样本, DNA结果均可用于比对。

本实验检出的混合样本多为志愿者与实验人员的混合(见图4)。

图4 志愿者与实验人员的混合分型Fig.4 Mixed DNA genotyping from the volunteer and experimenter

经茚二酮显现后五种常见纸张表面接触DNA检验中检出混合样本共22个, 占该方法检出样本的24.4%。茚三酮显现后检出混合样本27个, 占该方法检出样本的22.5%。两组实验共有49个混合样本, 占总检出样本的23.3%, 见表4

表4 经两种方法显现后检出样本中混合样本数量 Table 4 Quantity of mixed DNA from genotyping-successful samples extracted under two development methods directing
2.5 志愿者检出效果比较

参照Lowe[14]的分类方法, 实验根据在载玻片上捺印手印的接触DNA检出情况对志愿者进行分类, 6名志愿者中易脱落人群有4人(可获得完整基因座分型)、不易脱落人群有2人(可获得部分基因座分型或无法获得基因座分型), 对他们的样本检出率进行统计, 结果见表5

表5 两类人群的接触DNA检出样本数量及检出率 Table 5 Amount and detection rate of touch DNA from two kinds of people (prone/difficult to have their skin cells shed)

由统计结果可知, 6名志愿者中易脱落人群的制样数多于不易脱落人群, 易脱落人群的接触DNA检出率也远高于不易脱落人群。本实验中, 易脱落人群手部汗液、油脂分泌较为旺盛, 使他们的潜在手印显现效果非常好, 可见清晰的手印纹线; 不易脱落人群, 实验A中A4复印纸和快递纸袋上分别有12和15枚潜在手印显现效果稍差, 但实验B中的潜在手印均可得到显现, 原因可能是对此类人群的潜在手印使用茚三酮显现的灵敏度优于茚二酮。

3 讨论

本实验选用的五种常见纸张, 材质、粗糙程度、涂层等特征均不相同, 有一定代表性和参考性。在日常检验中, 现场勘查人员往往根据经验对纸张等检材进行提取, 对嫌疑人可能触碰位置进行擦拭、粘取或者直接剪取。为最大程度获得纸张上的接触DNA, 本文所有实验均采用直接剪取法。

3.1 接触DNA前处理优选方案

实验结果表明, 常见纸张上使用精准提取法的接触DNA检出率显著高于盲提法。现场勘查人员及DNA检验人员可对五种检材使用不同方法进行潜在手印的前处理:粗糙日历纸和光滑日历纸使用茚二酮显现法或茚三酮熏显法; A4复印纸和快递纸袋使用茚三酮熏显法; 牛皮纸使用茚二酮显现法, 见表6

表6 五种常见纸张表面潜在手印中接触DNA前处理方案 Table 6 The pretreatment choice for touch DNA to extract from latent fingerprints on five common paper

本实验中两种显现方法是基于实验室环境。选择茚三酮的显现方法时比较了热压法和加温加湿熏显法, 由于热压法会造成接触DNA的污染和丢失, 故本实验选用加温加湿熏显法。但熏显柜体积较大, 不易携带, 故本方法适用于实验室环境。茚二酮显现法使用的光源仪器体积较小, 便于携带, 除可在实验室使用外, 勘查人员还可在现场结合便携式光源进行潜在手印的显现。

3.2 外源性污染

在本实验中, 出现实验人员污染可能是潜在手印显现和纸张裁剪两个环节。因此实际案件检验时, 现场勘查人员在显现潜在手印时应采取与接触DNA提取时同样的保护措施, 如穿戴口罩、手套、帽子及防护服; 检材转移过程中注意密封; 实验室检验环节须符合实验室标准, 及时更换剪刀、镊子等检验工具, 最大限度减少外源性污染, 提高检验效率, 减少混合分型的出现。由于接触DNA含量较低, 除防止污染外, 还可通过增加扩增循环数、模板浓缩、缩小反应体系等方式提高DNA检出率[15]

3.3 个体差异

实验结果表明, 个体差异也会影响接触DNA的检出结果。易脱落人群和不易脱落人群可通过对脱落细胞中DNA的检验结果进行区分, 而显现效果与汗液、油脂分泌情况有较大关系, 故有纹线显现清晰但DNA检出率较低的手印。随着嫌疑人反侦查意识的增强, 案发现场往往很难留下可见痕迹, 故现场勘查人员需要根据经验对嫌疑人可能触碰留有脱落细胞的地方进行细胞采集和DNA提取[16, 17]。对接触DNA进行盲提时, 提取范围过小或过大, 均会对DNA结果产生影响。本实验以志愿者捺印手印作为显现后精准提取样本的标识, 以显现的纹线作为志愿者脱落细胞遗留的指示而进行后续接触DNA检验。

经验证, 通过显现后精准提取DNA的方法, 可有效提高接触DNA检出率, 节省办案经费, 减少检验人员工作量, 快速、精准地锁定犯罪嫌疑人, 在加快案件侦破速度的同时还能为侦查破案提供更多线索和帮助。

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