接觸DNA在法醫(yī)和偵查實踐中的研究與應(yīng)用

王旭張璐趙陽

（1.中國刑事警察學(xué)院法醫(yī)系，遼寧 沈陽110035；2.沈陽市公安局皇姑分局，遼寧 沈陽110036）

引言

接觸DNA是指接觸主體與客體相接觸后，遺留在客體表面的細胞內(nèi)含有的遺傳物質(zhì)［1］。接觸DNA因其隱秘性往往被犯罪分子所忽略，對案件的偵破起到?jīng)Q定性作用。人體時刻在進行新陳代謝，因此，犯罪現(xiàn)場往往遺留有犯罪分子的脫落細胞。皮膚是人體的最大器官，每天至少有40萬個皮膚細胞脫落，成為接觸DNA的主要來源。然而接觸DNA檢驗的應(yīng)用不僅難以獲得足夠高質(zhì)量的DNA來生成完整的DNA圖譜，而且難以獲得足夠的檢材來進行重新檢測。

1 接觸DNA在司法實踐中的應(yīng)用情形

凡兩個物體相互接觸，就會產(chǎn)生轉(zhuǎn)移現(xiàn)象［2］。在暴力犯罪案件中，由于發(fā)生身體碰觸，因此當事人的體表就有可能會留下脫落細胞。提取脫落細胞并進行STR分型，檢測結(jié)果可以快速鎖定或排除犯罪嫌疑人；Y-STR的檢驗結(jié)果可以在沒有嫌疑人的情況下通過家系比對為偵查提供方向。在交通肇事現(xiàn)場，提取安全氣囊、方向盤和變速桿上的脫落細胞有助于駕駛員身份的確定；搶劫、偷盜現(xiàn)場利用的作案器材上遺留的脫落細胞可成為案件偵破的重要證據(jù)。接觸DNA在偵查實踐中最主要的作用就是為案件勘查提供線索。系列犯罪案件常因時間、空間跨域大，導(dǎo)致從偵查角度分析往往沒有并案的可能性，此時接觸DNA分型結(jié)果就可以提供串并案依據(jù)，尤其是在系列強奸、殺人案件中，串并案作用顯著，縮小偵查范圍，提高案件偵破效率，糾正錯案，排除無辜。

2 接觸DNA采集方法的比較

2.1 直接剪取法

適用于檢材部位明確、材質(zhì)軟易于切割的載體。便于獲取單一分型結(jié)果，但是取樣過程會直接破壞載體，且由于載體的存在可能會影響DNA的檢出率。

2.2 兩步擦拭法

適用于材質(zhì)較堅韌、非滲透性的載體。研究表明，雖然拭子類型和緩沖液會影響DNA的采集過程，但沒有單獨的“最佳拭子品牌或緩沖液”。

2.3 膠帶粘取法

適用于材質(zhì)較硬、表面潤滑、不易滲透或者接觸面較小的載體。能較好地掌控富集范圍，然而因膠帶具有粘性，常常致使粘取的脫落細胞裂解困難。

2.4 負壓吸引法

適用于質(zhì)地軟、表面粗糙、易滲透或接觸面較大的物品。技術(shù)要求較高，吸附范圍過小易造成檢材漏取，過大易導(dǎo)致檢材污染，不利于STR分型。

2.5 震蕩沖洗法

適用于體積較小、質(zhì)地較硬的載體?？梢越档蜋z材的污染，提高DNA含量。還可以人為調(diào)整洗脫時間，從而能提高所獲DNA的濃度。但是由于離心管徑較小，只適合小體積載體。

3 接觸DNA常用提取方法的比較

3.1 Chelex-100法

適用限度大、提取時間短、使用成本低，操作過程只需要在一個EP管中進行，對檢材的損耗和污染較少。缺點是不能完全消除檢材中的雜質(zhì)等。此方法更適用于檢材污染小，細胞數(shù)量多、提取條件較理想的檢材。

3.2 磁珠法

靈敏度較高，操作過程中無需離心，具有雜質(zhì)少、檢材損失少，提取的DNA純度較高等特點。所以微量、污染嚴重的檢材，使用磁珠法更能獲取理想效果。

3.3 硅珠法

擁有高靈敏度、回收DNA純度高等優(yōu)點，離心套管因不需要換管，減少了洗脫次數(shù)從而加大了提取量，容易獲得更有檢測價值的樣本，對檢材要求低，限制小，因此更廣泛應(yīng)用于法醫(yī)學(xué)實驗室。

3.4 直接擴增法

直擴法因簡化了操作步驟使得DNA損失較少，從而提高了檢出率。但只適用于潔凈、保存較好的檢材。

4 影響接觸DNA檢出的因素

4.1 載體屬性

由于載體表面光滑程度的不同，其對接觸DNA的吸附能力也存在著明顯差異。其次，載體被污染的情況也決定著DNA降解的程度。不僅如此，DNA還可與載體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，例如金屬具有一系列的電離作用和電子親和力，使它們能夠與帶負電荷的分子如DNA發(fā)生反應(yīng)[3]。

4.2 個體差異

皮膚上皮細胞脫落的難易程度是因人而異的，干性皮膚由于皮脂較少，表皮細胞容易脫落，油性皮膚則相反。

4.3 提取時間和所處環(huán)境

受自然環(huán)境中多種因素的影響，脫落細胞可能會受到污染、降解以及轉(zhuǎn)移。其次，離體的脫落細胞會產(chǎn)生自溶現(xiàn)象，導(dǎo)致細胞內(nèi)DNA降解。

4.4 性別、年齡差異

遺留的DNA數(shù)量和質(zhì)量與個體年齡之間存在明顯的相關(guān)性，不同年齡段的人細胞增殖率存在明顯差異；性別也是影響接觸DNA檢出的重要因素，原因可能是男女衛(wèi)生習(xí)慣和平均基礎(chǔ)代謝率的不同。

4.5 人為因素

作為檢驗人員對接觸DNA的影響是具有主觀性的。采取不同的檢材前處理、提取，擴增和檢測方法，會極大的影響檢驗成功率。

5 單細胞測序在接觸DNA中的應(yīng)用

微量樣本難以滿足多種遺傳標記聯(lián)合分析。單細胞測序技術(shù)對全基因組進行擴增，實現(xiàn)對單個細胞中極低起始量的遺傳物質(zhì)進行非選擇性擴大，再利用新一代測序技術(shù)對單個細胞進行檢測，解決了接觸DNA含量低的難題；不僅如此，應(yīng)用高通量測序技術(shù)對多種遺傳信息進行整合，降低了檢材DNA的損耗[4]。而且，單細胞聯(lián)合新一代測序技術(shù)，復(fù)合SNP、轉(zhuǎn)座子等小片段遺傳標記，可減少因降解而致使大片段基因擴增失敗的情況。此外，針對混合檢材，單細胞測序還可以復(fù)合某些如單倍型、InDel等新的遺傳標記，能防止混合檢材出現(xiàn)復(fù)制滑脫峰而影響分型結(jié)果，便于電泳圖譜的分析。不僅如此，該技術(shù)在細胞層面進行檢測，可以把混合檢材在初始階段就進行分離。

6 手印中接觸DNA的提取

雖然手印具有雙重證據(jù)作用，但是手印顯現(xiàn)與接觸DNA提取過程往往相互沖突。如果先提取DNA則會造成指紋破壞；先顯現(xiàn)手印，顯現(xiàn)試劑將會與DNA發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而破壞DNA結(jié)構(gòu)。目前較流行的真空鍍膜和納米熒光顯現(xiàn)技術(shù)，雖然是采用物理顯現(xiàn)原理，但是其金屬離子不僅會和DNA發(fā)生反應(yīng)，而且還會影響接觸DNA后續(xù)電泳過程。如果能在DNA檢驗之前去除金屬離子，真空鍍膜和納米熒光顯現(xiàn)技術(shù)將在手印與接觸DNA檢驗中得到廣泛應(yīng)用。

7 人工智能在接觸DNA中的應(yīng)用

為獲得真實可靠的STR電泳圖譜，工作人員通常采用靜態(tài)峰閾值區(qū)分片段峰。但是在實際操作過程中遇到的問題多是動態(tài)的變化的，需要工作人員不斷調(diào)整參數(shù)才能獲得正確的分型結(jié)果。Marciano等[5]將機器學(xué)習(xí)技術(shù)應(yīng)用于STR分型，采用動態(tài)峰閾值檢測，很好的解決了上述問題。不僅如此，還對混合DNA圖譜分析進行了探索。建立了最優(yōu)貢獻者數(shù)量估計系統(tǒng)，證實即使在4個供體混合樣本中，該系統(tǒng)識別樣本混合人數(shù)的正確率仍高達98%以上。此外，利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自動識別和處理STR電泳圖譜，可以避免由于擴增不平衡造成等位基因丟失的現(xiàn)象。

8 小結(jié)與展望

為了提高接觸DNA檢出率，應(yīng)注意以下幾點事項：對發(fā)現(xiàn)的接觸性DNA做到及時提取、及時檢測；利用經(jīng)驗并結(jié)合案情分析找出檢材重點部位進行提??；最大可能提高接觸DNA回收模板量；提取及保存過程中盡力避免發(fā)生污染；選擇合理的檢驗方案。隨著對接觸DNA的進一步了解以及更多新技術(shù)的發(fā)展，接觸DNA在法醫(yī)和偵查實踐中發(fā)揮的能動性將越來越大，為案件的偵破帶來新思路，讓接觸DNA在法醫(yī)和偵查實踐中發(fā)揮更大價值。