PCR与亲子刑事鉴定

InventedbyK.Mullisinthe1980s

(NobelPrize)PolymeraseChainReaction,PCR聚合酶連鎖反應,PCR10/1/2023PCRallowsyoutoamplifyDNACanamplifyspecificgeneCanamplifyuptoabillion-fold!PartofthenucleotidesequencemustbeknownPCR:Purpose10/1/2023DNAtemplate(doublestranded)primers(singlestrandedDNA)DNApolymerasenucleotides(A,C,G,T)thermocyclerPCR:Requirements10/1/2023Thermocycler-controlledtemperature

-controlledrateoftemperaturechangePCR:Requirements10/1/2023Step1:SeparatethetwostrandsofDNAtemplateusuallyaround95CStep2:Cooltolettheprimersbindtothetemplatestrandsusuallyaround40to60CStep3:DNApolymeraseextendstheprimerstwonewcomplementaryDNAstrandssynthesized

usuallyaround72CPCR:3steps10/1/2023Taqpolymerase

Needheat-stableDNApolymerase:

Taqpolymerase

fromathermophilic(heat-loving)bacterianotinactivatedbyrepeatedheattreatmentsofPCRstep110/1/2023CyclesofPCR:10/1/2023◎Avoidcontamination◎Component dH2O 10XPCRbuffer dNTP senseprimer antisenseprimer TaqDNApolymerasePolymeraseChainReaction,PCR10/1/2023◎Negativecontrol/Positivecontrol/Exp.◎DetectPCRproducts EtBrstainedagarosegelelectrophoresis Southernblot◎Optimization enzyme dNTP Mg2+ Temp.ofannealing,extensionanddenaturation cycleno. primersPolymeraseChainReaction,PCR10/1/202310/1/202310/1/202310/1/2023Ifeachcycletakesabout5minutes,howmanycopiescanyoumakeinanhour?Answer:212PCR:Amplification10/1/2023MedicaldiagnosticsviralRNAorDNADNAfingerprintingForensics(legalscience)crimespaternitytestingEvolutionarystudiesHumanGenomeProjectPCR:Applications10/1/2023PCR:ApplicationsInfectiousdiseasesHepatitisvirus(HBV,HCV)Humanimmunodeficiencyvirus(HIV)10/1/2023PCR:Viraldetection10/1/2023DNA指紋親子/刑事鑑定10/1/2023前言自１９６０年代後期，蛋白質的多型性已被用來偵測個體之間的遺傳差異。使用這些蛋白質標誌最主要的問題是這些標誌因其有限的變異性，故有使用上的極限。當這些蛋白質標誌被用在法醫學上的判斷時，主要是用以排除某位疑犯的可能性，而非確認其有犯罪。因為，確認二個檢體相異的機率遠高於確認二個檢體是來自同一個人的機率。10/1/2023衛星DNA重複序列DNA微衛星體迷你衛星體巨衛星體10/1/2023圖１１－１10/1/2023重複序列DNA二種主要重複序列DNA已被鑑定：１縱排重複序列的衛星DNA約佔人類基因體的１０％２散佈性重複序列DNA約佔人類基因體的５～２０％衛星DNA只存於真核生物，功能是在減數分裂時，染色體可經由這些同源互補的序列，配對在一起以及造成DNA重組的位置。變數縱排重複序列依長度分為：微衛星體(microsatellite)、迷你衛星體(minisatellites)、巨衛星體(macrosatellite)。10/1/2023表１１－１10/1/2023微衛星體微衛星體是簡單重複序列或短縱向重複片段(STR)，在個體間存在著極大重複次數的差異。FBI就是利用13組充分了解的短縱向重複片段來進行DNA指紋圖譜鑑定。現今短縱向重複片段檢測幾乎已包含在所有法醫學的檢測當中。10/1/2023迷你衛星體迷你衛星基因座共計約數千個，每個基因座有一明顯的重複單位。這些序列被使用發現散佈在整個基因體的迷你衛星體長度多型性，用於產生DNA指紋。10/1/2023巨衛星體這些DNA序列是非常大的，長度約百萬氮鹼基，其長度使這些DNAs易被破壞或斷裂，因為大局部法醫學檢體之DNA都有斷裂的現象，因些巨衛星體不能在法醫工作中使用。10/1/2023圖１１－２10/1/2023圖１１－３10/1/2023圖１１－４10/1/2023單一基因座微衛星體之

變數縱排重複序列現今大多用聚合酶連鎖反應(PCR)來分析變數縱排重複序列圖譜。為了要產生帶有一個多基因座探針的差異性圖譜，至少需四或五個單一基因座PCR引子被使用。10/1/2023圖１１－５10/1/2023圖１１－６10/1/2023表１１－１10/1/2023限制片段長度多形性假设對偶基因為異時，稱該基因為異型合子(heterozygous)。有時變異會影響限制酶切割的部位，即原有的切割序列，因為變異而消失，或新的限制酶切割位置可能產生。因此基於序列上的不同而導致有不同的切割點，造成不同大小的限制酶切割片斷，即稱限制片段長度多形性RFLPs(restrictionfragmentlengthpolymorphisms)。10/1/2023限制酶片段長度多形性RFLPMethodofRFLPAnalysis1.DNAExtraction2.DigestionofDNAwitharestrictionendonuclease10/1/2023RFLP(續)3.AgaroseGelElectrophoresis4.PreparationofaSouthernBlot10/1/20235.HybridizationwithaSingle-LocusProbe6.DetectionofRFLPsviaautoradiographyRFLP(續)10/1/20237.Re-probesouthernblotwithadditionalprobesThesetofAutoradssoobtainedisknownasa"DNAProfile."RFLP(續)10/1/2023圖１１－７10/1/2023圖１１－８10/1/2023圖１１－９10/1/2023聚合酶連鎖反應PCR的極端靈敏度使交叉污染成為一個非常嚴重的問題。極微小量的污染DNA，可能來自組織、液體、細菌和實驗室設備。在某些條件下，法院收集樣品時易造成交叉污染。污染的附加條帶將會是可見且可能混淆、毀壞結果的。因此小心選擇適當的操作條件及步驟、使用污染防治控制，將使報告書中的交叉污染被識別出來。10/1/2023圖１１－１０10/1/2023單一核苷酸多形性可應用於：在族群中基因型的變異是如何對疾病表現型造成差異、生態研究的應用、演化生物學、利用生物資訊學中資訊探索分析而發展的單一核苷酸多形性資料庫、藥物基因體學。10/1/2023粒線體DNA及Y染色體由粒線體DNA的資料顯示，所有不同的粒線體DNA序列在171,500年前都歸屬於同一個原始女性，這個拼湊而成的♀被稱為「粒線體的夏娃」。代表男性的Ｙ染色體記錄了父系遺傳的演化史，如同「粒線體的夏娃」般，Ｙ染色體亞當也可以追溯到35,000~90,000年前的某個原始人男性。10/1/2023PCR-RFLP10/1/2023PCR-RFLP之應用10/1/2023親子鑑定RFLP10/1/2023ChildMolestationEvidenceInthiscasethedefendantwaschargedwithassaultinghisgirlfriend'syoungson.Theevidencewasasemenstainonthechild'sperson.Comparisonsweremadewith5differentRFLPprobes.Twoareshownbelow.Thedefendant'sreferenceprofilematchedtheevidenceforeachprobe.Thedefendantcouldnotbeexcludedasasourceoftheevidence,andeventuallyagreedtoapleabargain.10/1/2023Inthisstudy,10victimsofsexualassaultwhobecamepregnantshortlythereaftertookpartinacontrolledstudy(Hammondetal,JAMA273,1774,(1995).Priortotesting,theywereinterviewedaboutcontinuingthepregnancy.Allwomenhadaconsensualpartnerwhowasalsoapot