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在法医DNA检验中会遇到各种检材,检材所处各种环境会导致DNA链断裂,DNA片段的完整性受到破坏,这种现象在陈旧的骨骼、腐败的肌肉组织、肋软骨中尤为常见。目前法医DNA实验室常规使用的荧光标记STR复合检测系统对上述检材往往无法正确分型,容易产生非特异性带,甚至出现优势扩增和基因漏扩等现象。这也一直是法医DNA检验的主要难题之一。
随着人类基因组计划的完成,学者们预测人类基因组中至少有300万个单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms,SNPs)位点。单核苷酸多态性(SNPs)是由基因水平上的单个核苷酸变异所引起的DNA序列多态性,其中最少的一种在群体中的频率不少于1%。它包括了人类基因组己知多态性的80%,是最常见的遗传变异类型。从生物遗传和变异的本质分析,SNPs将是一种最能反映群体遗传结构和个体间的遗传差异标记系统[5]。由于具有能分析片段更小(45—150bp)、更加稳定,以及可通过荧光标记的单碱基延伸(single base extention,SBE)技术实现SNPs的高通量、自动化检测等特点,SNPs迅速成为法医学界解决高度腐败检材DNA分型的研究热点。
然而,目前国内外还缺少对SNPs进行高通量检测的研究,同时还未见针对中国人群的高效的复合检测体系。本课题着手探讨利用复合PCR扩增结合荧光标记单碱基延伸(Single Base Extention,SBE)技术和毛细电泳检测的方法构建一个多位点SNPs复合检测体系,实现对多个SNPs位点快速、简单、特异、灵敏、准确的检测方法,为降解DNA检材的高通量分型提供新的技术手段。本实验中首先运用SNPsBrowser软件(http://www.allsnps.com/snpbrowser)和NCBI的dbSNPs数据库(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/dbSnp),筛选出164个在亚洲人群中多态性较高的染色体SNPs位点,并从中先选出58个位点进行PCR引物设计和单个SNPs位点的PCR扩增,利用聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)和银染技术对单位点PCR扩增产物进行检测。随后,设计不同片段长度的SBE引物,利用SNaPshotTM试剂盒对每个位点进行单碱基延伸反应及毛细管电泳检测。通过正交法对复合PCR体系中各组分的含量及PCR反应的参数进行调整,建立稳定的复合扩增体系;通过"加尾"设计不同长度的单碱基延伸引物(单碱基引物的长度21-103bp),实现复合体系的自动化检测。在保证体系的高多态性的情况下,综合考虑了稳定性和扩增检测效率,最终选定了46个常染色体位点和1个Y-SNPs位点。最后使用建立的体系对261名广州地区无关个体、30个三联体家系进行调查,并对实际检案中收集的部分腐败检材进行检测分型,评估该体系在法医学的应用价值。
研究结果表明,本研究建立的47-plex复合PCR扩增体系与荧光标记单碱基延伸技术和毛细电泳检测相结合的方法,重复性好、体系稳定。在10μl扩增体系中,最低检测量为50pg,当模板量在0.1—10ng时,能得到较理想结果。除了猴DNA样本中检测出18个SNPs位点,在猪、鸡、黄牛、山羊、兔、鼠、鹅、狗、猫的DNA样本中均未检出任何位点。
本体系中所有SNPs位点的基因型数据都通过了Hardy-Weinberg平衡检验,不存在非连锁平衡。整个系统的累积偶合率为6.24×10-20,累积非父排除率为0.99982,累积识别率大于0.9999999999。
在腐败降解检材的检测中,对于部分STR仅检出1~5个位点的检材,本体系能够完成80%左右的SNPs位点的分型,其累积偶合率达到10-15。
本研究筛选的SNPs位点在中国汉族人群中多态性高、遗传稳定性好、种属特异性强。建立的47-Plex SNPs复合检测体系,通量大、重复性好、灵敏度高、分型明确,可应用于个体识别和亲权鉴定。对严重腐败降解检材分型效果满意。本体系研究平台建立在法医DNA实验室的常规设备上,与现行的荧光标记的复合PCR-STR相比,是种一价格较低,多态性更高、对降解DNA的分型更有效的方法,有利于在法医DNA实验室推广使用,有良好的应用前景。