应用分子生物学技术鉴定体液斑迹组织来源的研究进展

对现场生物物证进行鉴定,获取最多信息是法医物证工作者的责任和义务。过去,以DNA为基础的STR个体识别以及DNA来源人特征刻画技术都已经完全或正在逐渐被法庭科学接受和认可。而对生物物证进行组织属性鉴定也正愈益显示其重要价值,因为这有助于案件现场重建和案情回溯。本文对用分子生物学手段解决组织属性鉴定的理论基础、研究进展以及未来研究的可能方向进行综述,以期为相关研究人员提供参考意见。

物证鉴定错误问题研析

物证鉴定错误是物证鉴定结果、结论或意见所表达和反映的事实情况本质上偏离了真实的事实情况,其包括物证鉴定结论错误和结论传递、理解及应用错误。依照错误来源,物证鉴定错误可以分为仪器错误、方法错误、认知偏见错误和人为错误四种类型。依照错误性质,物证鉴定错误可以分为物证来源鉴定结论的假阳性和假阴性错误、物证成分检验结论的定性和定量错误和物证推断检验结果错误。物证鉴定错误发生阶段,涉及物证发现、提取、包装、保存、特征检验、特征解释评估、结论报告和传递、结论理解和应用全过程。虽然现有的物证鉴定准确性和有效性的实证研究资料还无法给出能够反映实际案件物证鉴定情况并被广泛认同的一般错误率值,但这些资料已经表明包括指印、DNA、枪弹、咬痕、笔迹和毛发等常见物证的鉴定结论确实存在一定错误风险,并且这些实证研究资料可以帮助总结研究物证鉴定错误的出现规律和发现物证鉴定体系的薄弱点。

一种基于数字PCR技术的精液鉴定方法

本文建立双重数字PCR检测miR-891a-5p和内参基因RNU6b鉴定精液的方法,并评估其对实际案件的检验能力。通过设计5’端不同荧光修饰的TaqMan MGB探针,建立检测miR-891a-5p和RNU6b的双重数字PCR方法,对5种体液(包括精液、外周血、月经血、唾液、阴道分泌液)共107份样本进行检测,以非参数检验和ROC曲线分析评价所建方法鉴别精液的能力;进行灵敏度试验并制备不同比例的混合斑、模拟降解精斑等测试体系的准确性。结果表明,精液miR-891a-5p表达水平显著高于其他体液(P<0.0001),其与内参基因RNU6b的表达情况证实方法能够实现100%的精液鉴定。所有测试条件下的样本(包括0.008μL的微量精液、按1︰100与其他4种体液混合的精斑以及室外放置14 d、紫外照射24 h或洗涤过的精斑等)均被正确鉴别。本研究成功建立了一种基于数字PCR技术准确、灵敏地鉴定精液的方法,显示出良好的鉴别能力和应用前景,可在法医实际检案中广泛应用。

一步法mRNA体液鉴定体系的建立及应用

为实现常见法医体液类型的快速鉴定,本研究挑选出10种具有体液表达特异性的mRNA及3种管家基因,并通过筛选一步法RT-PCR试剂盒、调整引物浓度、优化反应温度和时间,成功建立了一种可同时检测13种mRNA的一步法RT-PCR实验体系。使用该体系对144份样本(包括外周血、月经血、精液、唾液、阴道分泌液)进行检测并分析,多数目标基因特异性良好,检测时长在3 h以内,对外周血样本检测灵敏度可达0.01 ng RNA,可在混合样本中检测到混合成分的目标mRNA。虽然室温保存3~4年样本会有标记未检测到,但本实验体系具有操作简单、混合样本鉴别能力强、耗时短的优势,具有良好的实战应用前景。

基于毛干蛋白质组的族群推断技术的建立与验证

毛干是一种案件现场常见的生物物证,由于核DNA含量极少且高度降解,难以采用现有的短串联重复序列(short tandem repeat,STR)检验方法进行个人识别鉴定,目前仅使用线粒体DNA检验进行母系亲缘关系的判定,利用率非常低.毛干中蛋白质非常稳定,而且具有遗传多态性,表现为基因组中的非同义单核苷酸多态性(non-synonymous single nucleotide polymorphisms,ns SNPs),转录翻译后形成蛋白质序列中的单氨基酸多态性(single amino acid polymorphisms,SAPs).充分利用毛干蛋白质中蕴含的遗传信息,为案件提供线索和证据,是实际公安业务的迫切需求,具有重要的应用价值.本文选取了104份中国汉族的毛干样本进行蛋白质组的检测,共获得了703个SAP位点,位于460个蛋白质上,共推导出552个nsSNP位点.进一步筛选在所有样本中检出率超过15%的位点,获得了88个nsSNP位点,使用毛干样本对应的口腔拭子DNA对88个ns SNP位点进行一代测序验证.为评估发现的nsSNP位点对于人群的区分能力,以千人数据库(1 000 Genome Project)为参考数据库,采用聚类分析和群体匹配概率等方法对检测的19份毛干样本进行人群来源推断.结果显示,通过检测毛干蛋白质组中的ns SNP可以实现东亚、欧洲、非洲三大洲际人群的区分.

DNA面部分子画像技术应用研究

通过犯罪现场的DNA分析刻画供者的体貌特征正渐成为法医学研究的热点之一。DNA特征刻画可以为案件侦查提供线索、缩小排查范围,尤其是当常规的短串联重复序列(short tandem repeat,STR)分型数据不能比中时,其作用更加凸显。相比于其他体貌特征,人面部形态具有更高的遗传保守性,受环境因素的影响较小。基因分析与图像技术相结合,显著推动了面部形态特征相关基因挖掘和面部分子画像技术的研究发展。本文为首次进行DNA面部分子画像技术的法医学应用研究,经对24名男性(18名维吾尔族,6名汉族)的DNA进行全基因组测序,筛选出了350个与面部特征相关的单核苷酸多态性位点(single nucleotide polymorphisms,SNPs)并对其分型,以此构建了面部分子画像的预测模型。用所建模型对24份样本进行人脸预测并与真实脸作比较,评估其效力和准确性,归纳分析了该技术服务于实战的可行性和下一步研究需要解决的问题。

光学相干层析技术在法庭科学中的新应用

光学影像技术是法庭科学物证检验分析的重要技术手段,具有无损、原位、快速等优势。近年来,随着光学影像技术的不断发展,一些新技术、新方法不断被引入法庭科学领域并付诸应用。光学相干层析技术(简称OCT技术)是一种光学断层成像技术,具有无损、高分辨、快速、断层成像的特点,特别是其可以无损地得到材料或生物组织内部的结构信息,突破了传统二维成像只能进行物质表面分析的局限,因此可成为一种很有前景的新型法庭科学光学影像技术。本文首先介绍了自主搭建的一套三维OCT成像系统,并着重介绍了基于该系统应用于法庭科学油漆物证检验、胶带指纹显现和毛囊特征分析等方面的研究。结果表明,OCT技术非常适合用于法庭科学物证检验分析,作为其他检验的先导技术手段,获取样品内部信息,提取新型光学特征参数。由于其采用光纤化技术,还有望实现便携化、小型化,在现场勘查中开展相关应用。

刑事技术科研创新工作体系建设探索

刑事技术科研创新工作是刑事技术不断发展的动力和源泉,为刑事技术工作不断解决新的刑侦实战问题、应对新的风险挑战提供科技支撑。本文剖析了刑事技术科研创新工作的重要意义,指出了刑事技术科研创新工作的指导原则,提出了创新工作体系的基本架构组成。最后,本文以公安部物证鉴定中心为例,指出了建设刑事技术科研创新工作体系的可能路径以及这一体系在实际工作中的建设和应用成效。

法医DNA面部分子画像技术研究进展及展望

在犯罪案件侦查过程中,总有现场物证DNA无法通过数据库、嫌疑人样本和大规模排查比中已知个体的情况,从而使得案件侦破陷入被动,甚至导致悬案、积案的出现。为了给案件提供更多侦查线索,深入挖掘生物检材中的遗传信息,DNA来源人的面部表型特征刻画成为近年来法医学的研究热点。人类面部形态特征具有很高的遗传保守性,早期研究所发现的面部相关基因位点多数与先天遗传病或生长发育相关,如非综合征性唇腭裂NSCL/P相关基因、PAX3、FGF和GHR基因等,常用分析方法为传统性状研究所使用的单变量标量分析法。近年来出现的三维图像解析和高密度整体特征分析等技术显著促进了DNA面部特征刻画研究的进展。本文综述DNA面部分子画像技术的研究背景和最新进展,并对该技术服务于实战的可行性和存在的问题进行分析。

科学、技术与社会(STS)视野下的刑事技术初探

当前的刑事技术研究大多着眼于具体技术应用,而对刑事技术本质、特点等方面的研究较少。本文从科学、技术与社会(STS)的视角对刑事技术进行分析,在简要阐述科学、技术与社会历史演进的基础上,分析了刑事技术与这三者的双向互动关系,并进一步从宏观上揭示了刑事技术的本质和特征。本文旨在为刑事技术的科学研究和发展提供思路,为宏观管理提供新的参考。

人脸年龄估计和年龄面貌合成技术研究进展

近年来,由于在刑事侦查、失踪人口追踪、治安管理监测等领域巨大的应用价值,基于人脸图像的年龄估计和年龄面貌合成技术受到了广泛的关注。年龄估计是通过计算机技术给出脸部图像的确切年龄或年龄范围。年龄面貌合成则是根据脸部特征的年龄变化规律,基于现有的脸部图像推测过去或未来某个年龄的脸部形态。通过各种统计学及图像学分析方法,这两项技术在过去几十年间得到了迅速的发展。本文全面综述了目前在年龄估计及年龄面貌合成方面的技术进展,包括已有模型、主要和最新算法、系统模式等,分别比较不同模型及算法的优缺点,并对当前存在的技术难题及将来的发展方向进行了讨论。

piRNAs在法医学体液鉴定中的能力评估

本文探究9个非编码Piwi-interacting RNA(piRNA)分子在法医常见体液中的表达差异,利用统计学方法评估靶标分子的体液区分能力,为法医学中常见体液(斑)鉴定提供方法补充。研究收集120份法医常见的人源体液样本(包括外周血、月经血、精液、唾液和阴道分泌液),采用实时荧光定量PCR法检测5种体液中靶标piRNAs分子的表达,并用Genorm、NormFinder、BestKeeper软件和ΔCt四种方法评估3种内参的稳定性,分析其在各体液中的相对表达量ΔCq的差异性,筛选出9个可用于体液区分的标记分子。针对当前法医唾液和阴道分泌液区分的难点问题,本研究利用多分子组合建立支持向量机分类模型(support vector machine,SVM)实现唾液和阴道分泌液的鉴定。此外,通过检测模拟案件样本中piRNAs的相对表达量变化评估该类小分子的稳定性。本研究筛选出9个可用于体液斑迹鉴定的标记分子,利用其中3个piRNAs分子piR-33151、piR-31662、piR-31925组合,建立起SVM分类模型可用于唾液和阴道分泌液的有效鉴别,准确性可达100%。3个分子在室内晾干12个月或紫外照射48 h的样本中仍可检测出。本研究结果表明:piRNAs分子在不同体液中的相对表达具有显著性差异,具有鉴别法医学中常见体液类型的能力,建立的分类模型可高效准确地区分唾液、阴道分泌液,具有较大的应用潜力。

毛干蛋白单氨基酸多态性鉴定研究

本文建立了毛干蛋白单氨基酸多态性(single amino acid polymorphism,SAP)的质谱检测方法,以DNA测序验证方法的准确性,并设计多组样本检验SAP鉴定的重现性。对来自6个人的25份毛干样本的SAP鉴定结果进行分析,并与毛干来源人的血液外显子测序结果相比较,对于不一致位点进一步使用Sanger法测序确定SAP对应的SNP分型。共设计四组重复性实验测试,对不同直径/生长部位毛干的分型结果进行了一致性验证。通过设计的376对引物进行PCR扩增,成功检测了522个SNP分型,其中32个(6.1%)与前期外显子测序分型不一致,152个(29.1%)为外显子测序中未检测的分型,338个(64.8%)与外显子分型结果一致。四组重复性实验中,组内SAP鉴定准确率平均值为93.6%(95%CI:92.8%~94.5%),鉴定重现率平均值为96.0%(95%CI:94.3%~97.6%)。在所有25份样本中,有283个SAP位点在至少两个样本中检出,其中23个位点在全部样本中都被检出。因此,毛干蛋白SAP鉴定方法具有较高的准确性和重现性,得到的23个高检出率SAP位点可作为候选位点构建有效位点组合,呈现出潜在的法医学应用价值。

miR-888和miR-891a的双重微滴式数字PCR检测在精液鉴定中的应用

目的 利用微滴式数字PCR(droplet digital PCR,ddPCR)技术建立可同时检测miR-888和miR-891a的体系,并评估其在精液鉴定中的应用价值。方法 通过设计不同荧光修饰的报告基团的水解探针实现对miR-888和miR-891a的双重ddPCR检测,对5种体液(外周血、月经血、精液、唾液、阴道分泌液)共75份样本进行检测,采用Mann-Whitney U检验进行差异性分析,通过ROC曲线分析评估miR-888和miR-891a区分精液的能力并获得鉴别的最佳截断值。结果 该体系双重检测与单独检测结果差异无统计学意义,检测灵敏度可达到0.1 ng总RNA,批内与批间变异系数均小于15%。经双重ddPCR检测,精液中miR-888和miR-891a的表达量均高于其他体液。经ROC曲线分析,miR-888的AUC为0.976,最佳截断值为2.250 copies/μL,判别正确率为97.33%;miR-891a的AUC为1.000,最佳截断值为1.100copies/μL,判别正确率为100%。结论 本研究成功建立了双重ddPCR检测miR-888和miR-891a的方法,体系的稳定性和重复性良好,可用于精液鉴定,miR-888和miR-891a均具有较高的精液鉴别能力,且miR-891a的判别正确率更高。

miR-451a和miR-21-5p双重实时荧光定量PCR检测体系的建立及应用

目的为了提高微量样本中miRNA的检测通量和检测效率,本文建立了一种能够同时准确定量两种miRNA的双重实时荧光定量PCR(real time fluorogenic quantitative PCR)检测体系,并通过实际样本检测验证其应用于体液鉴别的效果。方法设计适用于miRNA双重检验的相关引物及探针并优化实验体系组分,建立基于TaqMan技术的miRNA双重实时荧光定量PCR检测体系并验证其特异性、灵敏度和可重复性;使用此检测体系对58份不同体液样本中的miR-451a与miR-21-5p进行检测,并借助miR-451a与miR-21-5p的比值鉴定法评估该体系的体液鉴别能力;使用该检测体系样本数据确定的最佳截断值对模拟案件样本进行鉴别。结果优化的检测体系能够实现对血液与非血液、月经血与外周血的100%区分,同时可以实现对模拟案件样本的准确鉴别。结论该双重实时荧光定量PCR检测体系将时间和材料成本均缩短至原来的一半,为后续建立更多重的实时荧光定量PCR检测体系并应用于体液鉴别打下了基础。

针对微量细胞样本进行细胞核和线粒体基因组同步快速分离的方法研究

开发了一种针对微量细胞样本进行细胞核和线粒体基因组同步快速分离的方法。该方法首先利用体积分数1%非离子型表面活性剂NP-40能够选择性破坏细胞膜而维持细胞核完整性的特征,实现了细胞的轻柔裂解和细胞核完整性的维持;其次通过差速离心,实现细胞核(核基因组)与线粒体基因组的同步分离。经过显微成像观察,核酸蛋白分析仪检测以及PCR分析,实现了从10^(2)到10^(6)个悬浮培养细胞中高质量线粒体基因组的分离纯化。本方法获取的线粒体基因组无核基因组污染,为后续开展线粒体群体遗传分析、线粒体疾病诊断提供了一种高效、快速、低成本的解决方案。

Y染色体短串联重复序列微流控芯片复合扩增检测体系研究

目的构建Y染色体短串联重复序列(Y-STR)微流控芯片扩增检测试剂,并进行性能验证,实现Y-STR基因座的快速全集成检测。方法使用Y-STR微流控芯片检测体系,对其灵敏度、成功率和分型准确率、峰平衡性、精准性和准确性、检材适应性、混合物检测能力和抗抑制性进行验证评估。结果DNA标准品9948的模板量≥8 ng,血卡片数≥3片以及口腔拭子刮擦次数≥7次时可获得Y-STR完整分型;165份样本的全集成检测成功率为91.52%,分型准确率为99.74%;不同荧光通道之间的峰高比值为89.81%;10次运行的等位基因分型标准品的片段大小标准差均在0.5 bp以内,20份样本全集成检测的等位基因片段和相应的等位基因标准品之间的片段准确性均在0.5 bp以内;能够对口腔拭子、血卡、唾液卡、烟蒂、血棉签、布片精斑等检材进行准确分型;混合样本中较小贡献者与较大贡献者在1∶3的比例时可获得完整基因分型;在不同浓度的腐殖酸(50~400 mg/L)、靛蓝(20~100 nmol/L)、血红蛋白(100~500μmol/L)等抑制物的干扰下,该体系可获得完整基因分型。结论该体系可应用于国产Quick TargSeq法医DNA现场快速检测系统使用,可在法医学实践中选用。

基于人脸特征相似度分数似然比的人脸比对方法

在法庭科学中,特征比对是进行物证检验的核心方法之一,应用于几乎所有专业。基于统计框架的特征比对客观方法,是当前法庭科学发展的方向。本文就影像专业的人脸特征比对方法展开研究。通过深入分析当前基于深度学习的人脸特征进行比对的特点,开展了大规模数据的特征比对实验,统计了深度学习特征比对分数的分布,结合贝叶斯统计框架下基于分数似然比的模型,提出基于深度学习特征相似度分数似然比的人脸比对方法。我们的实验结果和分析,支撑了人脸特征比对客观方法的实际应用,也丰富了基于统计的法庭科学特征比对方法。

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。

体内毒品检验及鉴定技术的新进展

体内毒品检验所涉及不同生物检材有不同的特点,如检测时间窗不同,有无损伤、采集方式和保存方式等不同,应根据检验目标、检材特点、提取场合等采集适宜的生物检材,选用适宜的检验技术。免疫分析技术和色质联用技术在法庭科学领域中应用广泛,是检验体内毒品的两个重要技术手段,分别起到了初筛和确证的作用。与检验体内毒品相关的法规和行业标准也有了较大的进展,不仅统一了检验结果的阴性或阳性判定标准,而且为出具检验报告或鉴定报告提供了法律保障。本文综述了近年来各类生物检材的体内代谢和采集等特点,以及对免疫分析技术的应用现状及色-质联用技术的发展进行分析,最后还探讨了行业标准、行业规范对现有免疫分析技术和色质联用技术的指导规范,以期为公检法司技术人员在体内毒品检验鉴定中提供参考。