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。     

二代测序技术在法医学中的应用

随着二代测序技术的快速发展,其高通量和低成本在生命科学领域应用广泛,测序的通量更高,测序时间和成本不断下降,使得其被广泛应用于微生物研究、古DNA研究、临床诊断、法医学研究等。本文阐述了二代测序技术平台及其遗传标记在法医学中的应用,包括STR分型、SNP分型、HLA基因型预测以及在降解检材中的应用等。     

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。     

二代测序技术在法医学中的应用进展

近几年二代测序(second generation sequencing,SGS)技术的快速发展,使其在通量增大、读长增加的同时测序成本大幅降低,给生物学领域带来了新的突破,也使法医遗传学进入了一个新的发展阶段。本文从测序技术在法医遗传学的应用历程展开,回顾了测序技术对法医学遗传标记检测的重要性。以已有相关法医学研究应用的Roche、Illumina和Life Technologies三大测序技术公司推出的二代测序技术平台为例,探讨其在法医遗传学中的应用现状及潜能。目前可依赖这些平台完成DNA水平遗传标记(SNP、STR)、RNA水平遗传标记(m RNA、micro RNA)及线粒体DNA全基因组的测序。然而,技术产品的推出及验证、分析软件的成熟化、与现有数据库的对接、大数据使用中的伦理问题等都是决定该技术能否替代(或补充)成熟PCR毛细管电泳技术以及普遍应用于案件检测的关键。     

DNA甲基化检测方法及其法医学应用研究进展

DNA甲基化是表观遗传标记的重要组成部分,参与基因表达的调控,在生物发育、衰老以及肿瘤学等领域受到广泛关注。由于具有相对稳定性、可遗传、含量丰富、随龄变化等特点,在法医学领域,DNA甲基化可以作为DNA序列相关经典遗传标记的有效补充,用于年龄推断、组织体液来源检测、同卵双生子的鉴定等。DNA甲基化的检测方法主要有基于甲基化敏感限制性内切酶、重亚硫酸盐转化以及甲基化CpG结合蛋白等原理而建立的一系列方法,近年研究表明,第三代测序技术也可用于DNA甲基化检测。本文就DNA甲基化检测方法及在法医学领域的应用研究进行回顾与综述,以期为法医学实践提供参考。     

单分子测序技术法医学应用研究进展

测序技术从20世纪中后期开始出现,取得了飞速发展的同时,并逐渐应用于多个领域。单分子测序技术作为第三代测序技术,可以说是测序技术历史性的一次革新。单分子测序技术主要通过实时动态监测核苷酸序列变化在分子水平进行测序分析,具有超长读长、测序速度快、RNA序列和表观修饰位点直接检测等优点,为科研人员开展试验提供丰富的选择。本文系统地介绍了单分子测序技术的概况,并对其在法医学领域的运用进行展望。     

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。     

基于二代测序的混合检材精细化分型研究

目的基于二代测序平台进行混合检材精细化STR分型,并评估其法医学应用价值。方法收集性侵案件中3例混合检材及其比对样本,采用M48磁珠提取纯化试剂盒提取样本DNA,使用Foren SeqTM DNA Signature Prep试剂盒制备文库,Mi Seq FGx平台进行测序,Foren SeqTM Universal Analysis v1.2.1软件进行数据分析,将STR序列多态分型与长度多态分型进行比较。结果对3例混合检材STR分型进行拆分,在D3S1358、D13S317与D9S1122基因座发现存在同一长度多态等位基因包含两个个体的序列多态等位基因的情况。结论二代测序技术可对混合检材进行精细鉴别,为混合分型数据拆分提供更多线索和依据。     

法医学鉴定强制性标准的现状、问题和对策——以《强制性国家标准管理办法》为视角

法医学鉴定意见是重要的诉讼证据,鉴定标准尤其是强制性标准直接影响鉴定意见的科学性、公正性和权威性。当前我国法医学鉴定的强制性国家标准仅有3项,推荐性国家标准及行业标准489项。法医学标准数量有限,尤其强制性标准奇缺,已经影响到我国法医学鉴定实践和学科发展。《强制性国家标准管理办法》旨在加强和推进我国强制性国家标准的管理和发展。笔者建议,以该办法的实施为契机,相关行政管理部门应当发挥更多作用,采取有力措施推进法医学鉴定强制性国家标准的制定,进一步补充、修改、完善法医学鉴定行业标准,强化法医学鉴定强制性国家标准的执行。     

基于EMPOP数据库线粒体全序列视角下的遗传特征点分析

目的在线粒体全序列视角下,统计梳理包括中国汉族在内的不同人群遗传特征点(以下简称特征点的分布规律,以支撑线粒体全序列测序的法医学应用。方法收集EMPOP数据库中已公开发表的线粒体全序列数据,对4个国家的不同人群(n=1 665)和2个地区的中国汉族人群(n=301)所含有的特征点和点异质性进行统计分析,并比较不同个体之间的数据差异。结果在4个国家的不同人群(n=1 665)中,线粒体全序列特征点数量为非编码控制区(non-coding control region,CR)特征点数量的3.58倍,线粒体全序列点异质性在人群中的发生率为19.88%;在2个地区的中国汉族人群(n=301)中,线粒体全序列特征点数量为CR特征点数量的3.72倍,线粒体全序列点异质性在人群中的发生率为17.28%,不同个体间线粒体全序列的特征点差异平均值为38.16±10.58,CR的特征点差异平均值为11.70±3.63。结论线粒体全序列测序能显著增加特征点和点异质性的检测数量,提供更加丰富的基因信息。本文的研究结果可为基于二代测序(next generation sequencing,NGS)的法庭科学线粒体DNA全序列鉴定标准或办案方法的制定、母系家族排查的实战应用等提供参考。     

降解生物检材DNA分析研究新进展

在法医检案过程中,如何从降解生物检材中获得正确的DNA分型是法医学界的一个难题。本文对降解生物检材DNA分析研究取得的新进展进行综述,从检案的各个环节出发对近年来提高DNA分型成功率的方法和技术进行了详细介绍,例如新型遗传标记的开发和二代测序技术的应用等。希望为降解检材的分析提供新的思考和方法。     

动物DNA分析在法庭科学中的应用

近年来,在法庭科学领域中,遇到越来越多的非人类DNA分型的问题,特别是来源于动物本身或者是动物的分泌物。作为证据,通过对犯罪现场非人类DNA的分型,不但可以知道在何地对何人或何物实施犯罪,而且,如果犯罪的实施方是动物,也可以知道其来自哪里。目前,在法医学领域,有关动物DNA分析方法的标准较少。根据国际法医遗传学会最新的研究成果,综述动物DNA在法庭科学中的应用现状和相关建议。     

Massively parallel sequencing and the emergence of forensic genomics: Defining the policy and legal issues for law enforcement

Use of DNA in forensic science will be significantly influenced by new technology in coming years. Massively parallel sequencing and forensic genomics will hasten the broadening of forensic DNA analysis beyond short tandem repeats for identity towards a wider array of genetic markers, in applications as diverse as predictive phenotyping, ancestry assignment, and full mitochondrial genome analysis. With these new applications come a range of legal and policy implications, as forensic science touches on areas as diverse as ‘big data’, privacy and protected health information. Although these applications have the potential to make a more immediate and decisive forensic intelligence contribution to criminal investigations, they raise policy issues that will require detailed consideration if this potential is to be realised. The purpose of this paper is to identify the scope of the issues that will confront forensic and user communities.     

焦磷酸测序技术分析单核苷酸多态性在法医学中的应用

单核苷酸多态性（SNP）是新一代的法医学遗传标记,有望成为法医实践中解决高度降解检材及特殊案件DNA鉴定的重要工具。近年来涌现出许多高通量的SNP分析方法,如引物延伸结合时间飞行质谱分析法、微测序法、SNP lex以及焦磷酸测序法等。本文重点对焦磷酸测序技术的原理、步骤及其在法医学中的应用进展进行简要的综述。     

中外法庭科学标准化研究现状比较与发展趋势

近年来,我国法庭科学发展迅猛,开始受到广泛关注和重视。经过多年的研究和推动,标准化正逐步深入到法庭科学的日常实践中,通过制定和实施标准规范,确保法庭科学结果质量,更好发挥科学技术在执法司法中的重要作用。标准化研究是法庭科学标准化工作的重要环节,也是推动法庭科学标准化发展的基础和动力。国内外法庭科学研究者都高度重视法庭科学标准化研究,许多新理念、新思想、新方法不断涌现。本文从标准定位、标准化对象、标准颗粒度、标准体系、质量控制、国际标准化六个方面对当前中外法庭科学标准化研究的现状进行了深入全面的归纳和比较,指出了国内外在法庭科学标准化研究方面的相似和差异,并对法庭科学标准化研究的未来发展趋势进行了分析,以求为推动我国法庭科学领域标准化工作高质量发展提供借鉴和参考。     

法庭科学DNASTR分型标准物质初探

本文介绍了标准物质及法医DNA标准物质的概念,并就目前法庭科学DNASTR分型技术所需要的标准物质的制备及应用做一概述,以对法医DNA标准物质的生产提供参考。     

Validation of cytochrome b sequence analysis as a method of species identification

One of the stages of dealing with biological material submitted to forensic laboratories is species identification. The aim of the present work was to validate and assess the possibility of applying sequence analysis of the region coding cytochrome b as a method of species identification in the field of forensic science. DNA originating from individuals from major phyla of vertebrates was isolated by the organic method from various specimens. Extracted DNA was subjected to PCR and direct cycle sequencing using a universal pair of primers. The validation process, performed according to TWGDAM recommendations, revealed that the technique is a very sensitive and reliable method of species identification allowing analysis of tiny amounts of material and also degraded material, and can be useful in the field of forensic genetics. The case example presented here, concerning the determination of species origin of biological evidence collected from fatal road accident, confirms that analysis can be carried out even when there is no reference sample, and the sequences obtained can be assessed through analysis of their similarity to sequences for cytochrome b present in DNA databases.     

影像医学在法医学中的应用

个体识别在法庭科学调查中一直是重要的工作,它包括:性别、身高、年龄的推断等。在法庭科学领域中利用影像医学技术进行个体识别,在准确性、实用性方面有特别的意义。本文目的旨在通过广泛系统地回顾国内外法庭科学中的影像学应用,了解现有医学影像技术在法庭科学应用中的优点和不足之处,为进一步完善医学影像学在法庭科学中的应用提供参考。