法医DNA分析的主要技术及其应用
时间：2020-09-26 08:03:41 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
法医DNA分析，通常称为DNA鉴定，自1985年英国leister大学的遗传学家Alec Jeffreys教授创立DNA指纹分析技术以来，因其拥有极高的识别率和灵敏度，在短时间内就得到了飞速的发展和广泛的应用。作为目前已知的个人识别和血缘鉴定的最有效方法，DNA分析已经成为世界各国刑事侦查和司法审判获取证据重要的、不可或缺的科学技术手段。
DNA是脱氧核糖核酸的英文缩写。它主要由四种碱基，即腺嘌呤A、胸腺嘧啶T、鸟嘌呤G和胞嘧啶C组成，是所有生物的基本遗传物质。遗传物质包含了任一机体发育和实现其组织功能所必需的全部信息。除同卵双生外，每个生物、也包括人的这四种碱基排列顺序――DNA碱基序列是不同的，独一无二的。人类DNA含有3.2*109个碱基对，其中约99.9%的DNA序列是相同的，另外的0.1%在个体间存有差异。这些DNA序列上的差异，有的在个人的特征如眼睛、发色和肤色等表现出来，更多的则不表现在个人的生理外观特征上，必须用实验室的特殊技术才能测定出来，这就是法医DNA分析技术。较成熟的技术主要有以下几种。
DNA指纹技术：DNA指纹技术是1985年英国遗传学家Alec Jeffreys创立的。利用限制性内切酶将人类基因组DNA切割成不同长度的限制性片段，经电泳分离后，用特异探针杂交，检测出不同片段长度的等位基因，获得个体特异的DNA指纹图谱,就叫DNA指纹技术。DNA指纹图谱含有许多片段，在3－23kb范围内，有10－30条片段，图谱极其复杂且携带大量的遗传信息，具有人类遗传标记的各种特征。DNA指纹图谱中的大多数谱带，尤其是4kb以上的大片段以均等机会由亲代传递给子代，子代指纹图谱的所有谱带都可以在双亲的指纹图谱中找到，其传递符合孟德尔遗传定律，可以进行亲权鉴定。研究表明，DNA指纹图谱无论在体细胞还是在生殖细胞中都是稳定的，同一个体的不同组织的DNA指纹图谱都是相同的，例如同一个体的血液、精液、毛发、肌肉骨骼等组织间无差异，并且个体间有高度特异性，个体与个体间的DNA完全不一致，可以进行个体识别。Jeffreys将该技术成功运用于一起移民侵权案件，确定了母子血缘关系，改变了先前法医物证鉴定只能排除不能认定的历史，开创了法医物证鉴定理论和实践发展的新纪元。
STR分析技术：也叫微卫星序列分析技术或短串联重复序列分析技术，重复单位长度为2－6bp。STR基因座是法医DNA分析中最常用的一类遗传标记。STR基因座具有以下特点：STR基因座在人类基因组中分布广泛，据估计，人类基因组每20bp就有一个3bp或4bp串联重复序列的STR位点，多态性基因座数量多；
等位基因片断长度一般小于400bp，易于扩增，对检材的质量要求不高，容易适用于陈旧、降解生物检材的DNA分析；
STR基因分型检测的灵敏度高，所需的检材DNA量更少，适用于微量、超微量检材的DNA分析；
STR基因座的等位基因片段较小，序列较短，扩增条件相差不大，可在同一个反应体系中进行复合扩增，操作程序简化，提高工作效率。STR分析方法简便、判型准确，分型程序明确规范，所得分型结果图形简单，有利于实现DNA分型标准化和自动化，便于DNA分型数据的计算机存储、联网检索。STR分析技术大大提高了STR系统的个体识别能力，已经成为法医DNA鉴定领域和DNA数据库建设首选技术。
线粒体DNA分析技术：线粒体是存在于细胞质的一个含有双层膜的重要细胞器，是细胞的氧化中心和动力站。几乎人体所有细胞中均有线粒体，但是不同组织细胞中线粒体的数目有所差异。线粒体有自己的遗传系统，线粒体DNA是人类第二套基因组DNA，也是人细胞中除核之外唯一含有DNA的细胞器。由于受精卵中的线粒体几乎全来自卵细胞，所以线粒体遗传系统往往表现为母系遗传，其家族中外祖母和外孙女、姨与外甥女、兄弟姐妹之间的线粒体序列相同，可以进行母子女鉴定、身源鉴定，尤其在父母无法提供物证的情况下，运用线粒体分析进行家族个人识别非常成功。由于线粒体DNA拷贝数比核DNA多许多倍，灵敏度高，抗降解能力强，对检材样本质量要求不高，可以适用于对陈旧腐败检材的分析。线粒体DNA分析最大的优点是可以解决毛干、指甲、骨骼等无核生物组织或极微量检材的DNA鉴定难题，进行个体遗传分析与亲子鉴定，具有STR－DNA分析无法比拟的作用和应用价值。因其母系遗传方式和特有的生物学特征，线粒体DNA分析在法医学领域具有特有的价值。
Y染色体分析技术：Y染色体属于人类的性染色体，只有正常男性拥有，女性没有。以往Y染色体一直被用于性别鉴定，直到20世纪90年代中后期，为了解决一些特殊问题，例如当男性成分在男女混合样品中比例极少、需鉴定男性样品来源时，或需要进行父系亲缘关系分析时，就提出了对Y染色体特有的STR序列及多态性进行深入研究的要求，开始选用一些Y染色体上的STR基因座进行个人识别和亲子鉴定。Y染色体特异基因座上的等位基因是单倍体，序列结构能够稳定地由父亲传递给儿子即父系遗传，在父子关系鉴定中的平均排除率和个人识别率是相同的，利用Y染色体这一遗传特征能够追溯父系的迁移历史及重新构建同一父系家族，Y染色体的这种特性在个人识别、父权鉴定中具有特殊意义。所有Y－STR基因座位于一条染色体上，不论它们的物理距离多远，均是连锁遗传。对Y染色体特异STR基因座的检验，可以很简单地确定男性的单倍型，为性犯罪案件中混合斑迹物证检验提供了分析方法。
法医DNA分析的出现和应用，已经为成千上万的各种案件的侦破和解决提供了强有力的科学证据。随着法医DNA分析理论边界的拓宽完善和分析技术的不断创新，可用于检验的遗传标记逐步增多，能够提取的遗传信息类型日益丰富，对物证检材的条件要求不断降低，法医DNA分析技术正朝着更准确、微量、快速、自动化，以及更强大的数据库支持方向快速推进，应用这一方法探讨解决问题的领域仍在不断延伸。 太原警官职业学院 程力
DNA是脱氧核糖核酸的英文缩写。它主要由四种碱基，即腺嘌呤A、胸腺嘧啶T、鸟嘌呤G和胞嘧啶C组成，是所有生物的基本遗传物质。遗传物质包含了任一机体发育和实现其组织功能所必需的全部信息。除同卵双生外，每个生物、也包括人的这四种碱基排列顺序――DNA碱基序列是不同的，独一无二的。人类DNA含有3.2*109个碱基对，其中约99.9%的DNA序列是相同的，另外的0.1%在个体间存有差异。这些DNA序列上的差异，有的在个人的特征如眼睛、发色和肤色等表现出来，更多的则不表现在个人的生理外观特征上，必须用实验室的特殊技术才能测定出来，这就是法医DNA分析技术。较成熟的技术主要有以下几种。
DNA指纹技术：DNA指纹技术是1985年英国遗传学家Alec Jeffreys创立的。利用限制性内切酶将人类基因组DNA切割成不同长度的限制性片段，经电泳分离后，用特异探针杂交，检测出不同片段长度的等位基因，获得个体特异的DNA指纹图谱,就叫DNA指纹技术。DNA指纹图谱含有许多片段，在3－23kb范围内，有10－30条片段，图谱极其复杂且携带大量的遗传信息，具有人类遗传标记的各种特征。DNA指纹图谱中的大多数谱带，尤其是4kb以上的大片段以均等机会由亲代传递给子代，子代指纹图谱的所有谱带都可以在双亲的指纹图谱中找到，其传递符合孟德尔遗传定律，可以进行亲权鉴定。研究表明，DNA指纹图谱无论在体细胞还是在生殖细胞中都是稳定的，同一个体的不同组织的DNA指纹图谱都是相同的，例如同一个体的血液、精液、毛发、肌肉骨骼等组织间无差异，并且个体间有高度特异性，个体与个体间的DNA完全不一致，可以进行个体识别。Jeffreys将该技术成功运用于一起移民侵权案件，确定了母子血缘关系，改变了先前法医物证鉴定只能排除不能认定的历史，开创了法医物证鉴定理论和实践发展的新纪元。
STR分析技术：也叫微卫星序列分析技术或短串联重复序列分析技术，重复单位长度为2－6bp。STR基因座是法医DNA分析中最常用的一类遗传标记。STR基因座具有以下特点：STR基因座在人类基因组中分布广泛，据估计，人类基因组每20bp就有一个3bp或4bp串联重复序列的STR位点，多态性基因座数量多；
等位基因片断长度一般小于400bp，易于扩增，对检材的质量要求不高，容易适用于陈旧、降解生物检材的DNA分析；
STR基因分型检测的灵敏度高，所需的检材DNA量更少，适用于微量、超微量检材的DNA分析；
STR基因座的等位基因片段较小，序列较短，扩增条件相差不大，可在同一个反应体系中进行复合扩增，操作程序简化，提高工作效率。STR分析方法简便、判型准确，分型程序明确规范，所得分型结果图形简单，有利于实现DNA分型标准化和自动化，便于DNA分型数据的计算机存储、联网检索。STR分析技术大大提高了STR系统的个体识别能力，已经成为法医DNA鉴定领域和DNA数据库建设首选技术。
线粒体DNA分析技术：线粒体是存在于细胞质的一个含有双层膜的重要细胞器，是细胞的氧化中心和动力站。几乎人体所有细胞中均有线粒体，但是不同组织细胞中线粒体的数目有所差异。线粒体有自己的遗传系统，线粒体DNA是人类第二套基因组DNA，也是人细胞中除核之外唯一含有DNA的细胞器。由于受精卵中的线粒体几乎全来自卵细胞，所以线粒体遗传系统往往表现为母系遗传，其家族中外祖母和外孙女、姨与外甥女、兄弟姐妹之间的线粒体序列相同，可以进行母子女鉴定、身源鉴定，尤其在父母无法提供物证的情况下，运用线粒体分析进行家族个人识别非常成功。由于线粒体DNA拷贝数比核DNA多许多倍，灵敏度高，抗降解能力强，对检材样本质量要求不高，可以适用于对陈旧腐败检材的分析。线粒体DNA分析最大的优点是可以解决毛干、指甲、骨骼等无核生物组织或极微量检材的DNA鉴定难题，进行个体遗传分析与亲子鉴定，具有STR－DNA分析无法比拟的作用和应用价值。因其母系遗传方式和特有的生物学特征，线粒体DNA分析在法医学领域具有特有的价值。
Y染色体分析技术：Y染色体属于人类的性染色体，只有正常男性拥有，女性没有。以往Y染色体一直被用于性别鉴定，直到20世纪90年代中后期，为了解决一些特殊问题，例如当男性成分在男女混合样品中比例极少、需鉴定男性样品来源时，或需要进行父系亲缘关系分析时，就提出了对Y染色体特有的STR序列及多态性进行深入研究的要求，开始选用一些Y染色体上的STR基因座进行个人识别和亲子鉴定。Y染色体特异基因座上的等位基因是单倍体，序列结构能够稳定地由父亲传递给儿子即父系遗传，在父子关系鉴定中的平均排除率和个人识别率是相同的，利用Y染色体这一遗传特征能够追溯父系的迁移历史及重新构建同一父系家族，Y染色体的这种特性在个人识别、父权鉴定中具有特殊意义。所有Y－STR基因座位于一条染色体上，不论它们的物理距离多远，均是连锁遗传。对Y染色体特异STR基因座的检验，可以很简单地确定男性的单倍型，为性犯罪案件中混合斑迹物证检验提供了分析方法。
法医DNA分析的出现和应用，已经为成千上万的各种案件的侦破和解决提供了强有力的科学证据。随着法医DNA分析理论边界的拓宽完善和分析技术的不断创新，可用于检验的遗传标记逐步增多，能够提取的遗传信息类型日益丰富，对物证检材的条件要求不断降低，法医DNA分析技术正朝着更准确、微量、快速、自动化，以及更强大的数据库支持方向快速推进，应用这一方法探讨解决问题的领域仍在不断延伸。 太原警官职业学院 程力
