焦磷酸测序技术及其法医学应用

焦磷酸测序技术是一类高通量、稳定、无需电泳、实时检测和定量的自动化测序技术,并广泛地应用于序列分析、遗传变异检测及定量分析的领域。对该技术的新进展及其在法医学和群体遗传学的应用作一综述。     

基于下一代测序的全解析度STR分型研究进展与展望

下一代测序技术具有高通量、高速度、集成化、低成本等显著优势,近年来已在科研和临床诊断领域得到广泛应用,在法医遗传学领域亦具有重要应用前景。当前主流的STR分型方法仅关注序列的长度多态性,然而由于核心重复结构存在差异或扩增区段内存在SNP,序列长度相等的等位基因可能是具有遗传稳定性的完全不同的等位基因,此类STR序列多态性是个体识别或亲缘关系分析的宝贵资源。基于下一代测序的STR分型在现有数据输出方式基础上,允许进一步关注STR的序列多态性,对STR基因座进行全解析度分型,显著提升STR基因座的个体识别能力。本文以法医STR遗传标记和下一代测序技术为关注焦点,系统综述基于下一代测序的全解析度STR分型领域国际最新研究进展,深入探讨该技术在法医DNA实验室的实际应用潜力和可能面临的挑战,希冀对相关研究和实践提供参考。     

应用Ion Torrent PGM^TM平台进行人mtDNA全基因组测序

目的应用Ion Torrent PGM^TM平台对人线粒体基因组全序列进行分析检测。方法采集39名辽宁汉族无关个体以及4个母系家系的14名相关个体样本,应用SequalPrep^TM Long PCR试剂盒进行扩增,应用Ion Shear^TM Plus Reagents试剂盒和Ion Plus Fragment Library试剂盒等构建文库,并在Ion Torrent PGM平台上进行线粒体基因组全序列测序。结果在39名无关个体共观察到39种单倍型,在396个位置观察到了397种碱基变异。无关个体中出现的变异位点数目为25~53个,平均每个个体出现36.2个碱基变异。4个母系家系中每个家系成员间具有完全相同的mtDNA单倍型,严格遵守母系遗传。结论采用本研究建立的人线粒体基因组全序列的测序检验法,可显著提高mtDNA的个体识别能力,在法庭科学领域中有较好的应用价值。     

应用Ion Torrent PGM?平台进行人mtDNA全基因组测序

目的应用Ion Torrent PGM?平台对人线粒体基因组全序列进行分析检测。方法采集39名辽宁汉族无关个体以及4个母系家系的14名相关个体样本,应用SequalPrepTMLong PCR试剂盒进行扩增,应用Ion ShearTMPlus Reagents试剂盒和Ion Plus Fragment Library试剂盒等构建文库,并在Ion Torrent PGM?平台上进行线粒体基因组全序列测序。结果在39名无关个体共观察到39种单倍型,在396个位置观察到了397种碱基变异。无关个体中出现的变异位点数目为25~53个,平均每个个体出现36.2个碱基变异。4个母系家系中每个家系成员间具有完全相同的mtDNA单倍型,严格遵守母系遗传。结论采用本研究建立的人线粒体基因组全序列的测序检验法,可显著提高mtDNA的个体识别能力,在法庭科学领域中有较好的应用价值。     

二代测序技术在法医遗传学中的应用研究进展(2011～2016)

对生物检材进行DNA分型是解决法医遗传学实践中个体识别和亲权鉴定问题的重要步骤,法医学实践中复杂生物检材和复杂亲缘关系鉴定等一直是现有的检测分析技术的难点和挑战。随着DNA技术的发展,新的检测分析技术不断引入到法医遗传学领域,以期提高检测效能。二代测序技术具有测序通量高、成本低等特点,能够获得样本DNA详细序列和相对含量等信息,有助于生物检材的检测和案件的分析。二代测序技术在法医遗传学领域的应用受到广泛关注,相关的应用研究逐渐增多。本文就目前法医遗传学领域借助二代测序技术对遗传标记分析的研究进展进行总结,希望能为相关研究和应用提供参考。     

基于Ion Torrent PGM~(TM)测序系统的人mtDNA全测序分析

目的应用Ion Torrent PGM~(TM)测序系统对人线粒体DNA(mitochondria DNA,mtDNA)全序列进行分析检测,研究不同组织间mt DNA序列差异情况。方法通过法医尸体检验采集6名无关个体的组织样本,包括胸腔血液、头发、肋软骨、指甲、骨骼肌和口腔上皮。使用4对引物对线粒体全序列进行扩增,应用Ion Shear~(TM)Plus Reagents试剂盒和Ion Plus Fragment Library试剂盒等构建文库,并在Ion Torrent PGM~(TM)测序系统上进行线粒体基因组全序列测序,并针对异质性位点和在HVⅠ区域突变位点,进行Sanger测序验证。结果所有样本的全基因组mtDNA都扩增成功,6名无关个体分属于6种不同的单倍型,同一个体不同组织之间mtDNA存在异质性差异。异质性位点和HVⅠ区域突变位点采用Sanger测序结果均得到验证。通过Kappa统计方法进行一致性检验后发现,相同个体不同组织的mtDNA序列检验结果仍具有较好的一致性。结论本研究所采用的人线粒体基因组全序列的测序检验方法,可以检测出同一个体不同组织间mtDNA的异质性差异,该差异具有较高的一致性,该结果对mtDNA在法庭科学中的应用具有指导作用。     

全外显子组测序对肥厚型心肌病猝死者的基因分析

目的在全外显子组水平分析1例肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy,HCM)猝死病例的相关致病性基因突变。方法对1例具有HCM病理学特征的猝死病例样本,利用Illumina~Hi Seq 2500平台进行全外显子组测序(whole exome sequencing,WES)。测序数据分析以hg19为参照序列,筛选可疑的单核苷酸变异位点,通过PhyloP、PolyPhen-2、SIFT等软件进行突变的保守性和功能分析。结果经过筛选,发现该病例的MYBPC3基因发生C719R杂合突变。结论利用二代测序技术进行全外显子组水平的分子解剖(基因突变检测和分析),有助于明确HCM的分子机制,并为死因分析提供新的方法和思路。     

新一代高通量测序技术及其法医学应用前景

随着大规模基因组学的兴起,多种高通量、低成本的新一代测序技术应运而生,并逐步被应用到生命科学研究的各个领域.本文对新一代测序技术进行综述介绍,并对其在法医学领域中的应用前景进行展望.     

法医学二代测序标准化进展与展望

二代测序技术可检测多种法医遗传标记获取海量序列信息,满足法医学实践中精准个体识别、复杂亲缘关系鉴定、特征刻画等应用需求。国内外已开展大量二代测序法医学应用科研工作,但由于缺乏行业标准,二代测序在我国公安实战中并未得到有效应用。目前,法医学二代测序的标准制定面临检测靶标特殊、测序技术流程和结果分析不统一等挑战。本文从核酸标准参考物、测序技术要求、序列多态STR等位基因命名规则等方面,梳理国外法医学二代测序标准化工作进展,并总结国内二代测序检测行业标准现状,希冀为我国法医学二代测序的标准建设提供思路和参考。     

法庭DNA技术与标准化

1 法庭DNA技术的发展与现状法庭DNA技术自1985年被首次应用以来,经过十多年的努力,已经由最初的限制性片段长度多态性检测(RFLP)发展到如今的扩增片段长度多态性检测(PCR-VNTR,PCR-STR)以及DNA序列变异测定等.人们充分利用DNA分子的序列多态性和长度多态性来进行个体识别,由此产生了DNA指纹技术,VN-TR-PCR扩增技术,STR-PCR技术,MVR-PCR技术,PCR测序技术等一系列新兴的法庭科学技术,促进了整个遗传科学和法庭科学的发展.     

线粒体DNA cytb和HVI的分析用于种属鉴定

目的以线粒体DNA为目标序列,探讨生物检材的种属来源问题。方法复合扩增线粒体DNA细胞色素b基因(Cb)片段和D-环HVI上人源特异性DNA片段,2%琼脂糖凝胶电泳检测复合扩增产物谱带;用常规测序技术获得种属来源不明的检材Cytb基因序列,登陆美国国家生物信息中心网站主页(http://www.ncbi.nlm.nih.gov),将Cytb序列的测序结果用BLAST2.2.9[2004.5.1]进行匹配查询,查询数据库中存在的与其相匹配的物种条目。结果检材经复合扩增后电泳检测可区分人源性检材和非人源性检材;用生物信息法可确定检材种属来源结论检测线粒体DNA细胞色素b基因和D-环HVI的有关序列可在DNA分子水平上鉴别人源性检材和非人源性检材,结合测序的分子生物信息学方法,可对检材进行种属鉴定。     

大麻的DNA分析检验技术

本文简要回顾了大麻的一些常规检验方法,并重点综述了大麻植物的DNA分析检验技术,包括随机扩增多态性DNA(RAPD)、测序扩增区段(SCAR)、短串联重复序列(STR)、扩增片段长度多态性(AFLP)、单核苷酸多态性(SNP)等DNA分子标记检测法。并且对这几种技术的应用范围及前景做了简要分析,以期为实践工作提供基础理论帮助。     

精准医疗时代的法医表型特征分子刻画研究进展

伴随全基因组测序、大数据等新技术发展,各国纷纷建立大型人群队列,作为一项重要的战略资源服务精准医疗等研究,相关工作显著促进了医学、生物学等领域的研究进展,催生了基因检测产业。在法医学领域,族群、系谱、体貌等特征刻画技术应运而生并迅速发展,与传统的法医DNA技术相比,新技术作用凸显"刻画搜索和提供线索",迅速成为冷案积案等疑难案件侦破的重要手段。本文对精准医疗背景下,国内外大型人群队列的建设、法医表型特征分子刻画技术研究等情况进行综述。     

分子印迹技术及其在司法鉴定领域的应用

分子印迹技术（MIT）是制备对特定目标分子具有分子识别功能聚合物（MIPs）的一门技术,由于MIPs具有的选择性,被广泛应用于各领域。对MIT和MIPs进行了介绍,并对其在司法鉴定领域的应用进行了综述。     

焦磷酸测序分析短片段牙釉质蛋白基因进行性别鉴定

目的采用焦磷酸测序技术分析短片段牙釉质蛋白基因进行性别鉴定并用于骨骼及腐败生物检材的检测。方法应用blast软件,确定牙釉质蛋白基因(Amel)上1段含有3个SNP位点及1个插入/缺失(indel)位点的序列作为待测靶序列,设计引物,扩增该段序列,应用焦磷酸测序技术分析扩增序列,进行性别鉴定。对方法进行准确性、灵敏度、种属特异性的测试,并用于对骨骼和高度降解DNA的检测。结果 PCR产物分别为44bp(Amel X)和45bp(Amel Y),女性测序结果为:G/G,T/T,…/…,C/C,男性测序结果为:G/T,T/A,…/C,C/A,分型图谱清晰。应用本文方法检测100份已知性别的DNA样本,结果均正确无误,方法最低DNA模板量为0.5ng,具有较好的人类种属特异性。用于高度降解DNA分析,较IdentifilerTM试剂盒具有更高的成功率且骨骼样本也得到清晰的分型结果。结论本文采用焦磷酸测序技术分析Amel的方法在法医学性别鉴定中有较好的应用价值。     

抑制消减杂交技术筛选大鼠急性心肌缺血后差异基因

目的采用抑制消减杂交技术,筛选早期心肌缺血相关的RNA分子,为相关研究和应用提供依据。方法 10只SD雄性大鼠结扎冠状动脉前降支1h,制作心肌缺血模型。以缺血心肌的RNA分子为实验组,以非缺血区的RNA分子为对照组,用Clontech公司抑制消减杂交试剂盒进行杂交。经蓝白斑筛选阳性克隆测序并经过斑点杂交确认,构建早期大鼠心肌缺血后抑制消减杂交文库,所得序列和Genbank数据库比对。结果筛选到10个阳性克隆和11个未知基因的表达序列标签(expressed sequence tag,EST),按照功能分类,包括代谢相关的酶类基因,核糖体和翻译相关的基因,心肌重塑相关的基因等,其中组织蛋白酶L1,basigin等基因等是首次报道与早期心肌缺血相关。结论采用抑制消减杂交技术获得的差别表达基因可为早期心肌缺血提供新的目标分子。     

分子印迹技术在毒品检测中的应用

分子印迹技术具有优越的识别性和选择性,在毒品检测中具有重要的研究潜力。分子印迹技术应用与打击毒品犯罪相结合,已成为当今法庭科学工作者研究的热点问题。本文阐述了分子印迹技术的基本原理,并对其在固相萃取、吸附分析、化学发光、传感器、色谱分析等毒品检测技术中的应用情况进行了综合概括,并展望了分子印迹技术领域的发展趋势。     

长度多态与序列多态STR模型法庭科学参数比较

基于毛细管电泳平台进行STR基因座分型是当前个体识别的金标准。二代测序技术支持STR序列多态分型,并有可能在法庭科学领域被广泛应用。相比长度多态性,STR测序可提供更大的信息量,但相关法庭科学参数的定量计算十分必要。本文建立了简单的STR基因座模型,分别计算了长度多态和序列多态STR模型基因座的法医遗传学参数,结果表明:对于单个STR基因座,其序列多态模型的个体识别力和非父排除率相比长度多态模型更高,说明序列多态STR遗传标记识别无关个体及排除非父的能力更强。在联用15个非连锁遗传模拟基因座进行法医DNA分析时,长度多态模型和序列多态模型的累积匹配概率分别在10-18和10-26量级;而如果要达到长度多态模型15个基因座的累积匹配概率(10-18),仅需使用10个非连锁模拟序列多态STR基因座。希冀此模型比较能为二代测序STR数据的法庭科学应用提供参考。     

二代测序技术在法庭科学中的应用

Sanger等~([1])(1977年)发明了双脱氧核苷酸末端终止法并绘制出第一个完整的基因组图谱,标志着第一代测序技术的诞生。上述技术的基本原理大致是利用双脱氧核苷酸(ddNTP)代替脱氧核苷酸(dNTP)为底物进行DNA合成反应,通过STR的长度来进行测序。随后该技术由人工操作发展到自动化,由平板电泳技术发展为毛细管荧光电泳技术,应用已超过30年。而目前二代测序技术也已发展近10年,该技术聚焦于A、T、C、G 4种核苷酸组成的DNA序列,通过检验4种碱基的排列顺序来进行基因测序。二代测序技术比一代技术具有高通量的优越性。本文扼要介绍二代测序技术发展状况和工作原理,以供广大法医学工作者参考。     

X—STR基因座的法医学应用研究进展

对X染色体的结构特征、遗传特征及其短串联重复序列（STR）基因座在法医学领域的研究历史、现状进行了综述。并分析了X染色体STR基因座在混合斑鉴定和复杂亲子关系鉴定中的应用,以及在法医学领域应用中应注意的问题．如单倍型和连锁不平衡现象等。