不完整STR分型的價(jià)值挖掘

陳 靜，苑美青，謝 群，徐秀蘭，徐 珍，李萬(wàn)水

（公安部物證鑒定中心 法醫(yī)遺傳學(xué)公安部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100038）

不完整STR分型的價(jià)值挖掘

陳 靜，苑美青，謝 群，徐秀蘭，徐 珍，李萬(wàn)水*

（公安部物證鑒定中心 法醫(yī)遺傳學(xué)公安部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100038）

清晰的DNA圖譜對(duì)于認(rèn)定犯罪嫌疑人具有決定性的證據(jù)作用。然而在實(shí)際檢驗(yàn)中，經(jīng)常得到不完整DNA圖譜或混合圖譜，相關(guān)案件因無(wú)法查詢比對(duì)而長(zhǎng)期擱置成為“冷案”。本文從這一難題出發(fā)，結(jié)合混合樣品人工拆分和“全國(guó)公安機(jī)關(guān)DNA數(shù)據(jù)庫(kù)快速協(xié)查平臺(tái)”，對(duì)2011年的未破積案進(jìn)行梳理，為21起未破案件中的19起查拆分出有價(jià)值的DNA分型，并成功告破兩起命案。通過(guò)深度挖掘不完整STR分型的潛在利用價(jià)值，大大提高了“休眠”DNA信息的使用效率，為形成破案模式的新常態(tài)提供了思路和借鑒。

法醫(yī)遺傳學(xué)；不完整STR分型；混合分型；拆分；數(shù)據(jù)庫(kù)檢索

隨著DNA檢驗(yàn)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，DNA鑒定結(jié)果在案件偵破和刑事訴訟等方面發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。在DNA檢驗(yàn)中，常得到不完整或混合DNA分型，其利用價(jià)值非常有限。為此，本文介紹了對(duì)不完整或混合DNA信息進(jìn)行深度挖掘的成功經(jīng)驗(yàn)，歸納出分析處理該類DNA信息的方法，為新形勢(shì)下形成破案模式的新常態(tài)提供借鑒和啟發(fā)。

1 破案模式的初步形成

2014年11月，甘肅省某市公安機(jī)關(guān)送檢一起盜竊案。因不具備復(fù)檢條件，只能對(duì)已檢出的不完整STR分型結(jié)果進(jìn)行分析研判。綜合比較幾次擴(kuò)增結(jié)果，篩選出6個(gè)可靠性較高的基因座，利用“全國(guó)公安機(jī)關(guān)DNA數(shù)據(jù)庫(kù)快速協(xié)查平臺(tái)”（以下簡(jiǎn)稱“快速協(xié)查平臺(tái)”），采用“容差半對(duì)”的比對(duì)模式，比中貴州籍吸毒人員一名和甘肅當(dāng)?shù)乇I竊前科人員一名。經(jīng)分析研判推斷后者可能性較高，為嫌疑人的確定、案件的成功偵破提供了關(guān)鍵線索。該案例充分說(shuō)明，一些不具備認(rèn)定條件被視作“無(wú)用結(jié)果”舍棄的不完整STR分型，極可能具有重要價(jià)值，借助數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，能夠縮小偵查范圍，甚至鎖定犯罪嫌疑人。

同樣，常見(jiàn)的混合DNA分型，雖然無(wú)法直接利用數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，也可能隱藏著珍貴的破案線索。隨著對(duì)混合分型認(rèn)識(shí)的不斷深入［1-4］，對(duì)這些潛在的“休眠”DNA信息進(jìn)行深度挖掘，可能為案件偵破帶來(lái)重大轉(zhuǎn)機(jī)。鑒于該思路，結(jié)合DNA拆分工作的經(jīng)驗(yàn)，2015年3月，本實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展了“2011年混合DNA分型案件拆分清理”的專項(xiàng)工作，對(duì)全年1235例案件重新進(jìn)行了梳理，共有96例獲得混合DNA分型而無(wú)比對(duì)結(jié)論。經(jīng)與送檢單位確認(rèn)，75起案件已破，21起無(wú)破案線索。對(duì)這21起未破案件中獲得的混合DNA分型進(jìn)行人工拆分，除了2起案件無(wú)拆分條件，19起案件（約90%）均拆分出確定的不完整STR分型。利用“快速協(xié)查平臺(tái)”進(jìn)行比對(duì)，5起案件分別比中前科人員或與異地案件串并，占拆分案件總數(shù)的1/4。其中，2起案件分別比中數(shù)據(jù)庫(kù)中當(dāng)?shù)厍翱迫藛T，具有重大破案價(jià)值。此次專項(xiàng)工作是混合分型拆分技術(shù)對(duì)部分“休眠”資源進(jìn)行深度挖掘和再利用的成功驗(yàn)證，對(duì)未破積案提供了新的線索和思路，形成了破案模式的新常態(tài)。

2 不完整STR分型的利用方法

2.1 優(yōu)化擴(kuò)增條件

PCR擴(kuò)增中，退火溫度、延伸時(shí)間、循環(huán)數(shù)和體系模板量都將直接影響檢驗(yàn)結(jié)果［5］。根據(jù)檢材條件、案件情況和擴(kuò)增設(shè)備制定不同的擴(kuò)增策略，有助于提高結(jié)果準(zhǔn)確性。模板量的選擇要視DNA提取情況而定，若提取的DNA純度較高、擴(kuò)增結(jié)果不理想，可增加模板量，甚至采用無(wú)水體系擴(kuò)增；若所得的DNA純度較低，其中的雜質(zhì)可能會(huì)抑制PCR反應(yīng)，則應(yīng)適當(dāng)增加模板量。此外，根據(jù)已有分型結(jié)果調(diào)整擴(kuò)增條件，可提高后續(xù)結(jié)果的準(zhǔn)確性。以上述盜竊案為例，使用常規(guī)程序擴(kuò)增，結(jié)果雜峰較多，峰高不均衡，分型可靠性存疑，部分基因座甚至未獲得分型（見(jiàn)圖1左），可能是擴(kuò)增體系中模板量較低所致。提高模板量、增加擴(kuò)增循環(huán)數(shù)后，獲得了較多位點(diǎn)分型且峰高較均衡（見(jiàn)圖1右）。結(jié)合多次擴(kuò)增結(jié)果，雖然部分位點(diǎn)存疑無(wú)法確定完整DNA分型，但在多次擴(kuò)增中重復(fù)出現(xiàn)的位點(diǎn)可靠性相對(duì)較高。選取圖1右中的6個(gè)標(biāo)紅基因座位點(diǎn)，以“半對(duì)容差”進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)快速比對(duì)，利用不完整STR分型比中嫌疑人。

2.2 分析圖譜選擇可靠位點(diǎn)

國(guó)內(nèi)外常用的混合DNA分型拆分方法有鐘擺查詢系統(tǒng)［6］、圖形挖掘拆分技術(shù)［7］和人工拆分等。鐘擺查詢系統(tǒng)是利用最小二乘法和雜合子平衡原則，計(jì)算并排列出所有可能的基因型組合的一種軟件系統(tǒng)，在國(guó)外被廣泛使用，在國(guó)內(nèi)由于技術(shù)所限尚無(wú)法使用。圖形挖掘拆分技術(shù)是一種基于等位基因圖形挖掘算法的混合拆分軟件。相比上述兩種軟件，利用人工拆分獲得可靠性較高的位點(diǎn)結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)組合查詢，既可以保證比對(duì)范圍，避免錯(cuò)查漏查，還能去除多余數(shù)據(jù)，減少分別錄入比對(duì)的工作量，提高工作效率。結(jié)合我國(guó)DNA數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)條件和應(yīng)用的效率及可靠性，人工拆分方法是目前混合分型分析的首選解決方案。

人工拆分混合分型的關(guān)鍵是：確定混合人數(shù)以及大致混合比例，確定可靠位點(diǎn)并拆分出準(zhǔn)確的部分分型，入庫(kù)比對(duì)，應(yīng)盡量減少容差。圖2所示為“陳某被殺案”的混合DNA分型結(jié)果，為男女兩人份混合（混合比例1:2），分析可拆分出10個(gè)較確定的位點(diǎn)分型（見(jiàn)表1）。后經(jīng)“快速協(xié)查平臺(tái)”比對(duì)，零容差比中嫌疑人。對(duì)于疑難混合DNA結(jié)果，如3人以上多人份混合、混合分型無(wú)比對(duì)樣本或混合比例接近1:1等，人工拆分的難度較大，應(yīng)根據(jù)圖譜中每個(gè)基因座中的條帶進(jìn)行排列組合，組成多種分型組合分別比對(duì)，可在增強(qiáng)準(zhǔn)確性的同時(shí)提高比中幾率。

圖1 常規(guī)擴(kuò)增（左）和優(yōu)化擴(kuò)增（右）得到的DNA圖譜Fig.1 DNA spectrums obtained with routine （left） and optimized （right） amplifi cation

圖2 “陳某被殺案”的DNA分型圖譜Fig.2 DNA pattern in the murder of Chen

表1 “陳某被殺案”的DNA分型及拆分結(jié)果Table1 DNA pattern and de-convolution result of the murder of Chen

3 討 論

本次專項(xiàng)工作的良好效果得益于將混合DNA拆分技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì)相結(jié)合。DNA拆分技術(shù)可在無(wú)比對(duì)樣本時(shí)，根據(jù)專家的先驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)排列組合出可能來(lái)自于嫌疑人的全部或部分分型；而數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì)的優(yōu)勢(shì)則可以節(jié)省時(shí)間和人力成本，迅速鎖定比對(duì)目標(biāo)。對(duì)該拆分比對(duì)模式進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，可嘗試將混合分型中拆分出的不確定基因座進(jìn)行多種排列組合，手工模擬“鐘擺查詢”［1，6］，提高比對(duì)準(zhǔn)確性。綜上所述，作為個(gè)體識(shí)別的重要標(biāo)識(shí)，不僅完整的STR分型可以直接進(jìn)行個(gè)體認(rèn)定，不完整STR分型的利用價(jià)值也日漸凸顯，DNA在案件檢驗(yàn)鑒定過(guò)程中所發(fā)揮的功能被進(jìn)一步拓寬。因此，深度挖掘不完整STR分型的潛在價(jià)值，形成日常辦案新常態(tài)，為提高辦案效率提供有力的支撐。

［1］ 苑美青，李萬(wàn)水，康艷榮，等.混合樣本拆分查詢犯罪嫌疑人的應(yīng)用研究［J］.刑事技術(shù)，2012（6）:5-7.

［2］ 鄭秀芬，紀(jì)貴金，劉超，等.二組分混合DNA樣品STR圖譜解釋［J］.中國(guó)法醫(yī)學(xué)雜志， 2000， 15（4）:203-207.

［3］ Clayton TM， Whitaker JP， Sparkes R， et al.Analysis and interpretation of mixed forensic stains using DNA STR profiling ［J］.Forensic Sci Int， 1998，91（1）:55-70.

［4］ Gill P， Sparkes R， Pinchin R， et al.Interpreting simple STR mixtures using allele peak areas ［J］.Forensic Sci Int， 1998，91（1）:41-53.

［5］ 豐蕾，凃政，石屹，等.PCR產(chǎn)物純化增強(qiáng)STR分型強(qiáng)度的研究［J］.刑事技術(shù)，2014（6）:11-13.

［6］ Martin B， Gill P， Curran J， et al.Pendulum-a guideline-based approach to the interpretation of STR mixtures ［J］.Forensic Sci Int， 2005，148（2-3）:181-189.

［7］ 康艷榮，李萬(wàn)水，張國(guó)臣，等.圖挖掘在DNA混合樣本拆分中的應(yīng)用［J］.江南大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版， 2010，9（2）:210-212.

引用本文格式：陳靜， 苑美青， 謝群， 等.不完整STR分型的價(jià)值挖掘 ［J］.刑事技術(shù)， 2015，40（5）:376-378.

The Potential Value of Forensic Partial DNA Profi les

CHEN Jing， YUAN Meiqing， XIE Qun， XU Xiulan， XU Zhen， LI Wanshui*
（Key Laboratory of Forensic Genetics of Ministry of Public Security， Institute of Forensic Science of Ministry of Public Security， Beijing 100038， China）

Complete and clear DNA profi les are the decisive evidence for criminal suspects to be identifi ed.Whereas， in forensic practice， DNA profi les come out at times as mixed or partial ones， resulting in the relevant cases turning into “cold cases” because of chronic postponement out of inability to compare and match.The Express Search of National Database can offer crucial support for solving this sort of cases if the relevant partial DNA spectrums from one “cold case” become available.Based on this idea， 21 unsolved cases in the year of 2011 were assorted in combination of National Database by the mixed DNA profi les being de-convolved into individual spectrums to make the potential suspects’ able to be matched.This handling conduced 19 cases having got their valuable DNA spectrums， successfully directing two murder cases to be solved by the above method of de-convolution.How to produce an available DNA profi le and split out its usable spectrums is the key to solve the cases of mixed evidential materials without suspects attached.Consequently， the optimization of amplifi cation parameters and conditions， selection of reliable loci to be matched and ascertainment of multiple chosen collocations were analyzed and discussed in this paper， therefore putting forth the essentially technical points on de-convolving a mixed DNA profi le.This paper presents the deep mining of partial DNA profi les to exert their potential values with National Database to play its predominance of data and information， bringing the dormant partial DNA spectrums into life and “cold cases”uncovered， very benefi cial to supply thoughts and reference for setting up new patterns of cases solving.

forensic genetics； partial STR profi le； mixed DNA profi le； de-convolution； database search

DF795.2

B

1008-3650（2015）05-0376-03

10.16467/j.1008-3650.2015.05.007

陳 靜（1989—），女，法醫(yī)師，碩士，研究方向?yàn)榉ㄡt(yī)遺傳學(xué)。 E-mail:wendybj121@126.com

李萬(wàn)水，男，主任法醫(yī)師，學(xué)士，研究方向?yàn)榉ㄡt(yī)遺傳學(xué)。 E-mail:liwanshui68@sina.com

2015-07-20