[ 蘭紹江 ]——(2005-4-13) / 已閱18644次
《DNA的特性及應(yīng)用》
關(guān)鍵詞：DNA 法醫(yī)物證
一
在刑事案件的偵破工作中，常常要檢驗(yàn)血痕、精斑、唾液等現(xiàn)場遺留物的血型物質(zhì)是哪個種屬，并同嫌疑人進(jìn)行對照、比較，確認(rèn)異同。這種血型鑒定是法醫(yī)物證檢驗(yàn)中最常用的技術(shù)手段。
最早意義上的血型僅指血紅細(xì)胞表面抗原的四種類型(A、B、AB、O)。當(dāng)今血型檢驗(yàn)的系統(tǒng)己經(jīng)大大擴(kuò)展，可以在刑事技術(shù)部門實(shí)際應(yīng)用的血斑檢驗(yàn)系統(tǒng)15-20個，精班檢驗(yàn)系統(tǒng)5一6個(均含血型、血清型和酶型系統(tǒng))。譬如，設(shè)在倫敦的國際刑警組織實(shí)驗(yàn)室常規(guī)檢驗(yàn)血液項(xiàng)目為13項(xiàng)，檢驗(yàn)精液項(xiàng)目為5項(xiàng)，因而排除嫌疑的比率明顯增大。但是，各檢驗(yàn)項(xiàng)目的聯(lián)合排除率并不等于各項(xiàng)目獨(dú)立排除率的簡單相加，而是:P=l-l（l-P1）(l-P2)…… (l-Pn)。其中，Pl、P2……Pn分別代表各獨(dú)立血型系統(tǒng)的排除率，P為聯(lián)合排除率。從理論上可以看出，盡管檢驗(yàn)項(xiàng)目擴(kuò)展，但最終不能達(dá)到同一認(rèn)定的目的。而DNA檢驗(yàn)技術(shù)，則解決了這個關(guān)鍵問題。
法醫(yī)物證的DNA檢驗(yàn)技術(shù)是本世紀(jì)80年代中期才開始研究和應(yīng)用的，它借助了新興的"分子生物學(xué)"和"遺傳工程學(xué)"的理論與技術(shù)。早在19世紀(jì)60年代，奧地利遺傳學(xué)家孟德爾在運(yùn)用數(shù)學(xué)方法對植物遺傳性狀進(jìn)行多年分析研究的基礎(chǔ)上，提出了著名的孟德爾遺傳定律，預(yù)言了遺傳因子的存在。到20世紀(jì)40年代，美國學(xué)者艾弗里等人證明了遺傳因子就是脫氧核糖核酸。1953年，美國生物學(xué)家沃森(Jams Watson)和英國物理學(xué)家克里克(Francis Crick)發(fā)現(xiàn)并提出了DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)理論與堿基配對原則，開創(chuàng)了分子生物學(xué)。1989年，美國科學(xué)家用"掃描隧道顯微鏡"直接觀察到了脫氧核糖核酸的雙螺旋結(jié)構(gòu)。1990年，我國青年科學(xué)家白春禮用自己研制的"掃描隧道顯微鏡"首次觀察到人們尚未認(rèn)知的三鏈狀脫氧核糖核酸，為生命信息研究又辟新途。在60年代，經(jīng)過許多科學(xué)家的共同努力，破譯了遺傳物質(zhì)中的全部密碼，使人類對遺傳物質(zhì)的認(rèn)識進(jìn)入了新的階段；1973至1974年，美國斯坦福大學(xué)的科恩博士在實(shí)驗(yàn)室運(yùn)用重組DNA的方法，改變了生物的遺傳信息，也改變了生物的遺傳性狀，開創(chuàng)了遺傳工程學(xué)。1985年，英國萊斯特大學(xué)三名遺傳學(xué)家亞歷克·杰費(fèi)里斯(Alec Jeffroys)、彼得·吉爾(Peter Gil1)、戴維·沃雷特發(fā)現(xiàn)每個人的DNA分子中，堿基的排列都是獨(dú)特的。事實(shí)上，除了同卵雙生子的DNA結(jié)構(gòu)有相同的可能性之外，沒有任何兩個人存在相同的DNA。這一重大發(fā)現(xiàn)立刻引起法醫(yī)學(xué)界的高度重視，各國紛紛投向這一領(lǐng)域的研究。英國首先在移民糾紛中應(yīng)用DNA檢驗(yàn)手段確認(rèn)母子親緣關(guān)系。
二
DNA是脫氧核糖核酸的英文(DoXyribo Nucleic Acid)縮寫。它是在生物細(xì)胞核中普遍存在的大分子聚合物。它具有"自我復(fù)制"及"互補(bǔ)合成RNA(核糖核酸)"二項(xiàng)功能，使生物體的遺傳性狀得以在新生體上體現(xiàn)，因而被稱為"遺傳基因"。DNA的化學(xué)組成包括磷酸(P)、脫氧核糖(S)和四種含氮堿基:腺嘌呤脫氧核苷酸(dAmp)、鳥嘌呤脫氧核苷酸(dGmp)、胞嘧啶脫氧核苷酸(dCmp)、胸腺嘧啶脫氧核苷酸(dTmp)。DNA的分子結(jié)構(gòu)為兩條平行但方向相反的多個核苷背酸聚合長鏈，圍繞一個中心軸相對旋轉(zhuǎn)成雙螺旋狀(見圖一)
每條長鏈的外側(cè)排列著磷(P)和脫氧核糖(S)，內(nèi)側(cè)排列的四種堿基依照A=T、T=A、G=C、C=G的對應(yīng)關(guān)系由氫鍵連接，使雙鏈成一整體。在不同的DNA分子中，S與P的排列結(jié)構(gòu)是相同的(一S一P一S一P一)，但堿基的排列順序不同。DNA分子中的堿基雖只四種，但由氫鍵連接的堿基對的數(shù)目少則幾千，多則數(shù)萬，組成極多的不同排列順序。這就構(gòu)成了DNA分子結(jié)構(gòu)的多樣性，從理論上解決了同一認(rèn)定問題。
DNA分子的復(fù)雜結(jié)構(gòu)具有三個重要特性:(1)人各不同;(2)終生不變;(3)同一人體各不同部位細(xì)胞中的DNA結(jié)構(gòu)相同。法醫(yī)物證檢驗(yàn)正是利用了這些可貴特性，依據(jù)攝取的DNA結(jié)構(gòu)圖譜進(jìn)行個體識別。這同利用指紋進(jìn)行個體別的準(zhǔn)確性相同，因而又被稱為"DNA遺傳指紋圖譜"。
三
目前，各國專家一般采用化學(xué)方法分離DNA，再用特殊的DNA探針檢驗(yàn)，可以獲得代表每個人獨(dú)特基因組的DNA圖譜。其程序包括七個環(huán)節(jié):
1、提取。先將DNA從檢材細(xì)胞核中提取出來。不同檢材的性質(zhì)不同，提取和純化DNA的方法也不完全相同。如對精液與陰道分泌物混合的檢材:先裂解、洗滌，清除女性物質(zhì)后，獲得純精子，再裂解取出DNA.
2、酶解。由特定的限制性內(nèi)切酶裂解DNA分子長鏈。由于每個人DNA分子中堿基排列呈現(xiàn)多樣性，所以酶切堿基后，就獲得在數(shù)量和長度上體現(xiàn)個體差異的若干DNA片段。
3、電泳。瓊脂糖凝膠是一層充滿網(wǎng)孔的膠狀物，在電泳時，其一端為正極，另一端為
負(fù)極。DNA片段帶負(fù)電，當(dāng)將它加在凝膠負(fù)極板后，就會向正極緩慢泳動，泳動速度和距
離取決于片段長度大小。經(jīng)過一段時間，DNA片段按長短順序排列開來。
4、轉(zhuǎn)移。經(jīng)電泳展開的DNA片段通過吸印或真空轉(zhuǎn)移法，轉(zhuǎn)移并固定到硝酸纖維素
膜或尼龍膜上。
5、探針標(biāo)記與雜交。所謂探針標(biāo)記，就是使用專門的特殊試劑，經(jīng)過特定的反應(yīng)，在不破壞DNA排列結(jié)構(gòu)的前提下，使DNA片段能產(chǎn)生放射線(同位素探針)，或顯色發(fā)光(非同
位素探針)，從而可以識別DNA片段。
標(biāo)記好的探針需與附著有DNA片段的轉(zhuǎn)移膜溫育，才能結(jié)合，這個過程叫"雜交"。雜交后清洗未結(jié)合的多余探針。
6、顯影。將雜交好的膜與X光感光片重合放在暗盒內(nèi)感光，再經(jīng)顯影、定影，即得到
DNA圖譜。
7、檢驗(yàn)。將檢材DNA圖譜與嫌疑樣本DNA圖譜進(jìn)行譜帶比較。一般若有15條以上譜帶相同，又不存在差異(不吻合譜帶)，則可做認(rèn)定結(jié)論。但現(xiàn)場檢材會由于各種客觀原因，使DNA圖譜不完整，所以用15條以上譜帶完全吻合為標(biāo)準(zhǔn)是不現(xiàn)實(shí)的。據(jù)觀察統(tǒng)計:每個個體平均具有的譜帶數(shù)16·8條，兩個不相關(guān)的個體間具有一條相同譜帶的概率為0·21，具有二條相同譜帶的概率為(0·21)2，如果現(xiàn)場檢材DNA圖譜有5條以上譜帶與樣本吻合，則個人認(rèn)定的準(zhǔn)確率達(dá)到99.96%以上。這時，如果沒有發(fā)現(xiàn)其他差異點(diǎn)，可以作認(rèn)定結(jié)論。如果檢材的譜帶在5條以下，即使全能與樣本吻合，亦只能做可能性(或然)認(rèn)定。如果檢材與樣本的譜帶不同，則做否定結(jié)論
四
DNA檢驗(yàn)在刑事案件偵破工作中的意義包括:
(1)在強(qiáng)奸及輪奸案件中，依據(jù)精細(xì)胞DNA認(rèn)定犯罪人。在輪奸案件中，幾個人的精液混合后的分離技術(shù)，目前并沒解決，因而血型鑒定的難度很大。但DNA檢驗(yàn)可以解決這個難題:將所有嫌疑人的精液或血液樣本采來與現(xiàn)場檢材比對，如果嫌疑人中的確有犯罪分子，則必然會認(rèn)定其一，同時又不能籍以否定其他人。
(2)在碎尸案件中收集到的尸塊組織，以DNA檢驗(yàn)來判定是否為同一人。
(3)按遺傳規(guī)律，親子的DNA分別繼承其雙親。如果孩子DNA圖譜有一半與母親相同，另一半與嫌疑父親相同，則認(rèn)定其為生父。因此，DNA檢驗(yàn)對于拐賣兒童、強(qiáng)奸致孕等案件中的生父認(rèn)定，具有極重要意義，這也是目前國際上認(rèn)可、且不能為其他方法替代的手段。
(4)在殺人案件中，從現(xiàn)場血液或血痕DNA圖譜認(rèn)定犯罪人，或確認(rèn)為受害人所留。
(5)在無名尸案件中認(rèn)定身源。對面目全非，其他方法無法辯認(rèn)的尸塊，可以通過DNA檢驗(yàn)與失蹤人(受害嫌疑人)的父母的DNA圖譜對照，確認(rèn)身源。
(6)其他。如若干起強(qiáng)奸案通過精斑DNA檢驗(yàn)進(jìn)行并案;在移民爭端中進(jìn)行血緣關(guān)系的審查;在汽車肇事案中對車輛上附著的人體組織進(jìn)行檢驗(yàn)等。
此外，加拿大專家應(yīng)用Y一染色體特異性DNA探針可以將不同性別的人血加以區(qū)分;又用重復(fù)序列DNA探針將人血和動物血進(jìn)行區(qū)分。各國專家認(rèn)為，DNA技術(shù)開創(chuàng)了法醫(yī)物證檢驗(yàn)的嶄新天地，是法醫(yī)生物學(xué)發(fā)展的方向。
五
由于DNA分子在外界環(huán)境的影響下會發(fā)生降解作用，減少其譜帶數(shù)量，所以對檢材和樣本的提取有較嚴(yán)格的要求，一般以人腦組織、深層肌肉組織和液體血為佳。
①在強(qiáng)奸案件中，提取現(xiàn)場精斑、混合斑為檢材。如果是輪奸案，應(yīng)盡量多收集現(xiàn)場各
不同部位的精斑并分別記錄和保存，減少不同人精液混合的概率。
②在奸殺案件中，提取精斑和陰道擦拭棉球?yàn)闄z材，取受害人腦組織或深層肌肉為樣本，以備與嫌疑人和受害人分別作鑒別區(qū)分。
③在碎尸案中，如需認(rèn)定不同尸塊是否為同一人時，按DNA降解的難易順序(腦、深層肌、心、肺、脾、肝)提取檢材。
④殺人案中，提取現(xiàn)場及嫌疑人衣物上的血液、血斑為檢材，提取受害人液體血、腦組織為樣本。
⑤現(xiàn)場帶毛囊的毛發(fā)、沾有唾液的煙頭等亦可作為檢材。
⑥對受審查嫌疑人，應(yīng)提取其液體血為樣本。
DNA檢驗(yàn)技術(shù)對于提取檢材和樣本的數(shù)量及保存亦有嚴(yán)格要求:液體血取3m1以上，加抗凝劑(枸櫞酸鈉)，密封在冰壺中保存送檢。
各種組織提取5克以上，密封，在一2O0C保存。
各種斑跡提取后，陰干，一2O0C保存。
帶毛囊的毛發(fā)及煙頭檢材，亦應(yīng)陰干，在一2O0C保存。
各種檢材、樣本提取后及時送檢。
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