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。

快速PCR方法在法医DNA检验中的研究进展

目前法医DNA检验应用的短串联重复序列(short tandem repeat,STR)复合扩增系统均依赖于荧光标记的多重PCR方法。常规DNA检验流程包括提取、定量、扩增、分离和检测,而多重PCR扩增常常是整个过程中的限速步骤,完成28~30个循环大约需要3 h。以往常利用商业化的热循环仪和热稳定DNA聚合酶,但需要很长的PCR循环时间才能够确保100~400 bp的目标片段得到有效且均衡的复合扩增。随着各种缩短扩增时间方法的出现,STR复合扩增不再需要3 h,而是可以减少到几十分钟甚至十几分钟。现主要总结了快速PCR、直接PCR、芯片PCR以及其他快速扩增等方法的研究现状与进展,尤其是在法医DNA检验领域,同时对比了几种常见快速PCR扩增方法,可见缩短扩增时间对DNA检验的意义重大。未来,以芯片为主导、快速检验为目的的全自动、便携式、集成化的DNA分析系统,将使得法医DNA检验从实验室走进案件现场,甚至日常生活,实现真正的快速即时检验。

基于微流控芯片的InDel快速族群推断体系研究

目的QuickTargSeq全集成法医DNA现场快速检测系统是国内首台自主研制的现场快检仪,可应用于InDel族群推断检测,2 h左右完成“样本进-结果出”的快速自动化InDel分型。本文对InDel族群推断微流控芯片检测体系的性能进行评估,以期为实践应用提供参考。方法使用InDel族群推断微流控芯片检测体系,对体系的灵敏度、干扰物耐受性、成功率、分型准确率、精确性、准确性、峰平衡性及检材适应性进行验证评估,同时对测试样本的族群来源进行推断。结果138份样本的全集成检测成功率为95.65%,分型准确率为98.85%;DNA模板量≥5 ng时,可获得完整InDel分型,口腔拭子样本最佳采集次数为口腔内壁左右两侧各刮擦8次,血卡样本最佳检测方式为6片(Φ=2 mm);所有基因座的平均杂合子峰高比值为0.86;10次运行的等位基因分型标准物(allelic ladder)片段大小标准差均在0.3 bp以内,测试样本等位基因和相应的等位基因分型标准物之间的片段准确性均在0.5 bp以内。结论该体系可实现对口腔拭子、血卡、唾液卡及烟蒂样本的准确分型,能够准确推断样本的族群来源。

16个Y-STR基因座快速复合扩增体系的构建研究

为了构建一套16个Y-STR基因座的快速复合扩增体系,用于满足公安的实战时效性需求,文中选择DYS19、DYS385a/b、DYS390、DYS391、DYS392、DYS393、DYS438、DYS439、DYS437、DYS448、DYS456、DYS458、DYS635、Y_GATA H4和DYS447共16个基因座,将Roche FastStart Taq DNA Polymerase体系与ProPlex热循环仪结合,以法医DNA标准品9948为实验模板,从扩增条件、扩增体积、缓冲液选择、DNA聚合酶用量、基因座间的平衡性调整、快速扩增程序的优化等方面进行一系列复合扩增实验,比较不同条件下等位基因的丢失、峰高、基因座间峰的均衡性及非特异峰。结果发现,该快速体系30 min即可获得样本全部16个Y-STR基因座分型,且各等位基因间均衡性良好,无非特异性峰。以上信息初步表明建立的16个Y-STR基因座的快速复合扩增体系可明显提高样品检测效率,对实战中一些时效性案件具有一定的实际意义。

38重InDel快速族群推断体系的优化及验证

目的对构建的38重InDel快速族群推断体系进行优化,根据DNA分析方法科学工作组(Scien⁃tific Working Group on DNA Analysis Method,SWGDAM)指南进行性能验证,并对其应用于东亚、欧洲、非洲及其混合人群族群推断的准确性进行验证。方法以DNA标准品9947A为模板,通过调整引物平衡性、Mg2+终浓度、优化PCR热循环参数和扩增体积等建立最优扩增条件,比较样本的等位基因丢失、非特异性扩增以及推断样本来源是否与已知信息匹配,评价该体系的相关性能。结果本体系的最佳模板用量为0.125~2 ng DNA,InDel分型结果准确,扩增均衡性好,种属特异性好;对混有血红蛋白(≤80μmol/L)、靛蓝(≤40 mmol/L)、钙离子(≤1.0 mmol/L)以及腐殖酸(≤90 ng/μL)等抑制剂的样本具有一定耐受性;可以直接扩增检测血卡、唾液卡,且族群推断结果准确;能够区分两样本的混合DNA样本;对实际案例常见生物检材的检验结果良好。结论38重InDel快速族群推断体系分型结果准确可靠,体系性能符合SWGDAM指南要求,可以准确推断未知个体的非洲、欧洲、东亚及欧亚混合人群来源,可用于法医鉴定实践。

基于27-plex SNPs的内蒙古地区4个人群的族源推断研究

目的基于27-plex SNPs族群推断体系对内蒙古地区汉族、蒙古族、鄂温克族及达翰尔族的遗传结构及族群成分进行研究。方法使用27-plex SNPs试剂盒检验四个人群的989份样本并获取SNPs位点分型,利用STRUCTURE聚类分析、主成分分析及系统发育树综合分析人群之间的遗传关系,使用族群推断软件DAA v1.0(DNA Ancestry Analyzer,DAA)对族群来源进行推断,通过与已知样本信息对比,推断结果的准确性。结果STRUCTURE聚类分析和主成分分析结果显示调查的四个民族主要族群成分均为东亚(占92%以上);系统发育树显示四个民族与其他东亚族群的亲缘关系较近,聚为一支;除27份样本祖先来源被归为混合族群或不排除混合族群外,其余样本祖先来源均为东亚,推断准确率达97.27%。结论内蒙古地区汉族、蒙古族、达翰尔族及温克族均为东亚族群,蒙古族、达翰尔族及鄂温克族3个少数民族的遗传关系更近。使用27-plex SNPs族群推断系统对内蒙古地区汉族、蒙古族、达翰尔族及鄂温克族进行遗传推断,结果可靠。

基于38-plex InDels的青海地区三个族群遗传推断

目的基于38-plex InDels族群推断体系研究青海地区汉族、回族及撒拉族的族群成分与遗传结构。方法使用38-plex InDels复合扩增体系检测3个族群的220份样本并获取InDels位点分型,利用主成分分析、STRUCTURE聚类分析及系统发育树综合分析族群之间的遗传关系,使用族群推断软件DAA v1.0(DNA Ancestry Analyzer,DAA)对220份样本的族群来源进行分析,并与已知样本信息来源对比,计算体系推断结果的准确性。结果主成分分析和STRUCTURE聚类分析结果显示青海地区汉族、回族及撒拉族主要族群成分为东亚(占90%以上);系统发育树显示青海地区汉族、回族及撒拉族与其他东亚族群的亲缘关系较近,聚为一支;除4份样本祖先来源被归为欧亚混合族群外,其余样本祖先来源均为东亚或不排除东亚,推断准确率达95.24%以上。结论青海地区汉族、回族及撒拉族均为东亚族群,且青海地区回族和撒拉族相较青海地区汉族有着更近的遗传关系,使用38-plex InDels族群推断体系对青海地区汉族、回族及撒拉族进行遗传推断,结果可靠。

基于38-plex InDels的西北地区人群遗传推断研究

目的基于38-plex InDels族群推断体系对中国西北地区新疆汉族、兰州汉族、兰州东乡族、兰州撒拉族、兰州裕固族5个族群的群体遗传结构和族群成分进行研究,评估该体系的推断效能。方法使用38-plex InDels体系检验西北地区5个族群共165份样本并获取InDel位点分型,使用Structure聚类分析、主成分分析及系统发育树综合分析族群间遗传关系,使用族群推断软件(DNA Ancestry Analyzer, DAA)对样本的族群来源进行推断,通过与已知样本信息以及27-plex SNPs族群推断体系检测结果的对比,分析38-plex InDels体系的推断效能。结果 Structure聚类分析和主成分分析显示5个族群的主要祖先成分均为东亚(占88%以上);系统发育树显示新疆汉族、兰州汉族、东乡族、撒拉族、裕固族均聚集到东亚一支,且兰州东乡族、撒拉族、裕固族遗传关系较近;两种族群推断体系检测结果一致性为95.15%(157/165)。结论新疆汉族、兰州汉族、东乡族、撒拉族、裕固族均为东亚族群,兰州东乡族、撒拉族、裕固族遗传关系更近。使用38-plex InDels族群推断体系研究西北地区5个族群的群体遗传结构和遗传关系,结果可供实践应用。

Quick TargSeq全集成DNA快速检测系统在非实验室环境下对STR和DIP的同步检测分析

目的 测试Quick TargSeq全集成DNA快速检测系统在非实验室环境下对常见样本进行STR(Short Tandem Repeat)和DIP(Deletion-Insertion Polymorphisms)两种复合扩增试剂的检测能力。方法 将Quick TargSeq全集成DNA快速检测系统置于户外、车载等非实验室环境条件下,对59份样本(包含30份口腔拭子、26份血卡、2份接触类检材和1份精斑)进行STR检测,对43份样本(包含23份口腔拭子和20份血卡)进行DIP检测,对37份样本(20份口腔拭子和17份血卡)进行STR和DIP并行检测。结果 口腔拭子和血卡的位点检出率分别为98.95%和97.15%,全集成成功率均为100%,自动分型准确率分别为95.99%和94.81%,STR和DIP并行检测的检出率分别达到98.55%和97.96%,自动分型准确率分别为94.18%和98.82%;精斑和手机屏幕拭子可得到完整分型,而摩托车脚踏板拭子出现5个STR基因座丢失。结论 Quick TargSeq全集成DNA快速检测系统可以在非实验室环境下正常工作,具备STR和DIP两种复合扩增试剂的检测能力,且可以在同一卡盒的两个通道内实现两种试剂的并行检测,对于口腔拭子、血卡、精斑样本以及某些DNA含量高的接触类检材能够快速、自动获得分型信息。