[ 蘭紹江 ]——(2005-4-13) / 已閱19842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，并同嫌疑人進行對照、比較，確認異同。這種血型鑒定是法醫(yī)物證檢驗中最常用的技術(shù)手段。
最早意義上的血型僅指血紅細胞表面抗原的四種類型(A、B、AB、O)。當今血型檢驗的系統(tǒng)己經(jīng)大大擴展，可以在刑事技術(shù)部門實際應(yīng)用的血斑檢驗系統(tǒng)15-20個，精班檢驗系統(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驗室常規(guī)檢驗血液項目為13項，檢驗精液項目為5項，因而排除嫌疑的比率明顯增大。但是，各檢驗項目的聯(lián)合排除率并不等于各項目獨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，盡管檢驗項目擴展，但最終不能達到同一認定的目的。而DNA檢驗技術(shù)，則解決了這個關(guān)鍵問題。
法醫(yī)物證的DNA檢驗技術(shù)是本世紀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60年代，奧地利遺傳學(xué)家孟德爾在運用數(shù)學(xué)方法對植物遺傳性狀進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)的認識進入了新的階段；1973至1974年，美國斯坦福大學(xué)的科恩博士在實驗室運用重組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，堿基的排列都是獨特的。事實上，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檢驗手段確認母子親緣關(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"互補合成RNA(核糖核酸)"二項功能，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胞中的DNA結(jié)構(gòu)相同。法醫(yī)物證檢驗正是利用了這些可貴特性，依據(jù)攝取的DNA結(jié)構(gòu)圖譜進行個體識別。這同利用指紋進行個體別的準確性相同，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，可以獲得代表每個人獨特基因組的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
負極。DNA片段帶負電，當將它加在凝膠負極板后，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、探針標記與雜交。所謂探針標記，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。將檢材DNA圖譜與嫌疑樣本DNA圖譜進行譜帶比較。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準是不現(xiàn)實的。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，則個人認定的準確率達到99.96%以上。這時，如果沒有發(fā)現(xiàn)其他差異點，可以作認定結(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)認定。如果檢材與樣本的譜帶不同，則做否定結(jié)論
四
DNA檢驗在刑事案件偵破工作中的意義包括:
(1)在強奸及輪奸案件中，依據(jù)精細胞DNA認定犯罪人。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，則認定其為生父。因此，DNA檢驗對于拐賣兒童、強奸致孕等案件中的生父認定，具有極重要意義，這也是目前國際上認可、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圖譜認定犯罪人，或確認為受害人所留。
(5)在無名尸案件中認定身源。對面目全非，其他方法無法辯認的尸塊，可以通過DNA檢驗與失蹤人(受害嫌疑人)的父母的DNA圖譜對照，確認身源。
(6)其他。如若干起強奸案通過精斑DNA檢驗進行并案;在移民爭端中進行血緣關(guān)系的審查;在汽車肇事案中對車輛上附著的人體組織進行檢驗等。
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行區(qū)分。各國專家認為，DNA技術(shù)開創(chuàng)了法醫(yī)物證檢驗的嶄新天地，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為檢材，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檢驗技術(shù)對于提取檢材和樣本的數(shù)量及保存亦有嚴格要求: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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