نحن هنا وصف استراتيجية إزالة الأمثل وفعالة لجمع الحيوي الجزيئات الموجودة في "لمس DNA" العينات، جنبا إلى جنب مع بروتوكول التضخيم تعزيز تنطوي على خطوة واحدة 5 ميكرولتر الصغيرة الحجم تحلل / STR التضخيم، للسماح للانتعاش تكرار جنبا إلى جنب قصيرة (STR) لمحات من الجهات المانحة الحيوي الجسيمات (ق).
ويمكن الحصول على الحمض النووي من الأدلة "لمسة DNA"، الذي يضم آثار مجهرية من المواد البيولوجية البشرية. الأساليب الحالية لاسترداد DNA أثر مسحات توظيف القطن أو شريط لاصق لأخذ عينات مساحة من الاهتمام. ومع ذلك، فإن هذا النهج "أعمى ينظف" ك-عينة المواد الخلوية من مختلف الأفراد، حتى لو وتقع خلايا الأفراد في مواقع متميزة جغرافيا على هذا البند. وهكذا، وبعض من خليط الحمض النووي التي واجهتها في عينات DNA تعمل باللمس يتم إنشاؤها بشكل مصطنع من قبل ينظف نفسه. في بعض الحالات، DNA الضحية يمكن الاطلاع عليها في فائض كبير وبالتالي اخفاء DNA أي مرتكب محتمل ل.
من أجل الالتفاف على التحديات مع وسائل التعافي وتحليل القياسية، وقد وضعنا بتكلفة أقل، وطريقة "التحليل الذكي" التي تؤدي إلى تعزيز التحليل الجيني للأدلة الحمض النووي التي تعمل باللمس. نحن تصف والأمثلاستراتيجية الإنعاش المجهرية الفعالة د لجمع الحيوي الجزيئات الموجودة في عينات DNA تعمل باللمس، وكذلك استراتيجية التضخيم تعزيز تنطوي على خطوة واحدة 5 ميكرولتر microvolume تحلل / STR التضخيم للسماح استعادة ملامح STR من الجهة المانحة الحيوي الجسيمات (ق). استخدام فرد أو عدد قليل (أي "كتل") النتائج bioparticles في القدرة على الحصول على لمحات مصدر واحد. وتمثل هذه الإجراءات تقنيات محسنة بديلة لعزل وتحليل bioparticles واحد من الطب الشرعي أدلة الحمض النووي التي تعمل باللمس. في حين ليس من الضروري في كل تحقيقات الطب الشرعي، يمكن أن يكون مفيدا للغاية طريقة لاستعادة لمحة DNA الجاني مصدر واحد في الحالات التي تنطوي على الاعتداء الجسدي (على سبيل المثال، الخنق) التي قد لا يكون ممكنا باستخدام تقنيات التحليل القياسية. بالإضافة إلى ذلك، الاستراتيجيات التي وضعت هنا تقدم فرصة للحصول على المعلومات الجينية على مستوى خلية واحدة من مجموعة متنوعة من سذر أثر غير الشرعي المواد البيولوجية.
DNA اللمس هو شكل من أشكال الأدلة البيولوجية أثر الذي هو نقل مباشر من المواد الخلوية (على سبيل المثال، تسليط خلايا الجلد) من الفرد إلى كائن أو شخص آخر خلال الاتصال الجسدي 1. القدرة على الحصول على الحمض النووي من مجموعة متنوعة من الكائنات تطرق (وثائق، والفراش، والأحذية، والأسلحة النارية، وحاويات الشرب، والأقلام، مقابض حقيبة) وقد أبلغ في الأدب 2-9.
وثمة عامل حاسم في تحليل الأدلة DNA مسة انتعاش الناجح لأثر المواد البيولوجية الحاضر. اللمس هو جمع أدلة الحمض النووي عادة من قبل ينظف منطقة يشتبه مع مسحة القطن المعقمة (المشار إليها باسم "ينظف أعمى"). باستخدام هذا النهج، وطبيعة المواد البيولوجية التي تم جمعها من غير المعروف ويتم تنفيذ أخذ العينات من منطقة المعمم. وجود أخاديد السطح أو الشقوق قد تعوق الانتعاش الناجح لكمية صغيرة في كثير من الأحيان بالفعل السياالمواد استثارة الحاضر. بالإضافة إلى ذلك، سوف نهج 'أعمى ينظف "المواد الخلوية بالضرورة شارك في عينة من مختلف الأفراد الذين خلايا موجودة على هذا البند، حتى لو وتقع خلايا الأفراد في مواقع متميزة مكانيا على هذا البند. التعافي من الحمض النووي ممزوجة، والتي غالبا ما تتحدى لحل لا سيما مع عينات من الحمض النووي قالب منخفض، وكثيرا ما لوحظ 8،10،11 وفي كثير من الحالات سيكون قطعة أثرية تبعية لعملية ينظف نفسه. إذا كان فقط كمية صغيرة من المواد الحالي من إحدى الجهات المانحة، قد تفشل تقنيات استخراج وتحليل القياسية لاستعادة الملف من المساهم طفيفة. بالإضافة إلى ذلك، نوع مسحة أو ما إذا كان يستخدم الجاف أو الرطب (قبل مبلل بالماء المعقم) قد تؤثر على كمية المواد البيولوجية التي يتم جمعها بسبب الاختلافات في الامتصاصية وadsorptivity وكفاءة الافراج عن المواد البيولوجية 12. Sأساليب الاستخراج tandard قد يؤدي إلى فقدان عينة إضافية بسبب التلاعب المطلوبة المادي للعينة أو نقل عينة الخطوات.
كما هو موضح أعلاه، تقنيات ينظف بسيطة لاسترداد المواد البيولوجية قد يؤدي إلى فقدان كميات ضئيلة من عينة بيولوجية فضلا عن حدوث زيادة لمحات ممزوجة بسبب عدم فصل المكونات البيولوجية الفردية. ولذلك، سعينا إلى تطوير استراتيجيات الانتعاش أكثر انتقائية وفعالة لجمع المجهرية الدقيقة الخلوية الحالية على الأشياء لمسها. الاستراتيجية التي وضعت لتحليل المواد البيولوجية من أدلة الحمض النووي اتصال (المشار إليها هنا باسم "bioparticles" يرجع ذلك إلى حقيقة أن نواة ليست واضحة دائما منذ أغلبية الخلايا الموجودة في طبقة البشرة الخارجية للجلد ميتة أو تموت الكيراتينية 13)، تتضمن ما يلي: 1) مجموعة من المواد البيولوجية (أي bioparticles) عن طريق هلام فيلم الابام تطرق الأجسام والسطوح، الملابس البالية أو الجلد البشري المباشر، 2) الفحص المجهري للمواد البيولوجية تعافى لضمان جمع المواد البيولوجية البشرية المحتملة، و3) المجهرية الحيوي الجسيمات واحدة أو عدد قليل باستخدام مادة لاصقة للذوبان في الماء، و 4) راثي التنميط DNA-STR من جمعها الحيوية الجزيئات باستخدام microvolume (5 ميكرولتر) من خطوة واحدة تحلل / رد فعل التضخيم.
يوفر هذا الإجراء مزايا عديدة أكثر من طرق التحليل المستخدمة تقليديا. انتعاش bioparticles باستخدام فيلم هلام يسمح الفحص المجهري للحاضر المواد البيولوجية في العينة قبل التحليل. في حين أن الغالبية العظمى من bioparticles تعافى من أدلة الحمض النووي اللمس قد لا تكون خلايا الأنوية مما يجعلها أكثر صعوبة لتحديد أي أو كم ينبغي اختيار جزيئات الحيوية، والفحص المجهري لهذه العينات قبل يوفر التحليل إلى فرصة للبحث عن خلايا الأنوية وبالتالي maximizجي احتمال انتعاش الحمض النووي. جمع bioparticles استخدام المياه القابلة للذوبان المجهرية بمساعدة لاصق يسمح بنقل مباشر من bioparticles المستهدفة في أنابيب رد فعل. هو تصور هذا الإجراء تحت المجهر لضمان نجاح نقل المواد البيولوجية. رد فعل تخفيض أو microvolume يزيد من حساسية في حين خفض تكلفة التحليل في العينة. هذا يسمح تحليل أعداد متزايدة من عينات من الفرد قطعة من الأدلة. نظرا لمجموعة في ولاية الوراثية للجزيئات الحيوية في أدلة الحمض النووي تعمل باللمس، ينصح عينات متعددة من الأصناف الفردية.
هنا، علينا أن نظهر نجاح استخدام البروتوكولات المتقدمة للحصول على لمحات الوراثية الثبوتية للغاية من المانحين من المواد البيولوجية في أدلة الحمض النووي اللمس. أساليب التنميط جمع bioparticle المتقدمة وDNA توفر شامل "الذكية" (أي ومحددة وقابلة للقياس، عطانهج inable وواقعية وفي الوقت المناسب) الجزيئي استنادا إلى توصيف وتحليل وتفسير المواد البيولوجية أثر. في حين وضعت أصلا لتطبيقها على التحليل الجنائي للأدلة الحمض النووي تعمل باللمس، والاستراتيجيات التي وضعت هنا يمكن تطبيقها على مصادر أخرى من المواد البيولوجية وتقديم فرصة للحصول على المعلومات وتحديد الفردية على مستوى خلية واحدة.
هنا وصفناها أساليب لجمع وتعزيز التحليل الجيني للbioparticles تعافى من أدلة الحمض النووي اللمس. النهج المتقدمة يشمل ما يلي: 1) مجموعة من المواد البيولوجية (أي bioparticles) عن طريق هلام فيلم من الأشياء لمست والسطوح، والملابس البالية أو الجلد البشري المباشر، 2) الفحص المجهري للمواد البيولوجية تعافى لضمان جمع من إمكانات المواد البشرية البيولوجية، و3) المجهرية من bioparticles واحد أو عدد قليل باستخدام مادة لاصقة للذوبان في الماء، و4) التنميط جسمية DNA-STR من bioparticles جمعها باستخدام microvolume (5 ميكرولتر) من خطوة واحدة تحلل / رد فعل التضخيم. استخدام خطوة واحدة أنبوب مغلق رد فعل يقلل من احتمال تلوث العينة وخسارة من التلاعب عينة إضافية أو نقلها إلى أنابيب رد فعل الأخرى. لتعزيز خطوة واحدة microvolume (5 ميكرولتر) تحلل / ردود فعل التضخيم STR تسمح استرداد كامل أو probativالبريد STR ملامح من الجهات المانحة للbioparticles واحد أو عدد قليل. وقد تم تطوير هذا النهج للحصول على واحدة ملامح STR مصدر من لمسة أدلة الحمض النووي المفرد ومتعددة المصادر (مثل البنود البالية الملابس والأدوات المنزلية الأخرى، لمست / الأجسام التعامل معها والسطوح، مخاليط الجلد / الجلد). وقد تم بنجاح استخدامه للكشف عن الجهة المانحة الذكور في محاكاة عينات خليط الاعتداء الجسدي.
ويمكن زيادة تقييم هذا النهج في سيناريوهات إضافية خليط الجسم السوائل / الأنسجة مثل ضحية الخدش له / لها المعتدي، والذي سوى عدد قليل من bioparticles من المعتدي أن تكون موجودة بين مبلغ هائل من المواد البيولوجية من الضحية. بالإضافة إلى ذلك، لأن هذا النهج المتقدمة في الدراسة الحالية يسمح التحليل على مستوى bioparticle واحد، يمكن استخدامها للحصول على فهم أفضل لطبيعة ومدى نقل الثانوي 14-19، التي وسيط ينقل لمحة DNA على المعالم، الكائن أو الشخص إلى كائن آخر السطحية أو شخص 20. قد تفشل نهج أعمى ينظف لتحليل نقل الثانوي لتحديد كميات ضئيلة من المواد المتبرع الثانوي. النهج وضعت هنا يسمح تحليل bioparticles واحد أو عدد قليل، وبالتالي لا مرتبك النتائج وفقا لوجود الكم الهائل من المواد البيولوجية من الجهات المانحة الأساسية. المنهجيات التي وضعت في هذا العمل قد يكون لها أيضا آثار على تحليل المواد البيولوجية أثر في حالات الاعتداء الجنسي مثل تلك التي تنطوي على اختراق الرقمية من المهبل حيث تحديد الإيجابي لكميات ضئيلة من خلايا الجلد من الجاني يمكن أن يكون حاسما لإثبات أن الاتصال الجنسي وقعت.
في حين جمع bioparticles من عينة هلام الفيلم لا تنطوي على التلاعب صعبة ومعقدة، وهناك خطوات حاسمة في هذا الإجراء الذي يجب أن تنجز بعناية كبيرة لضمان سونقل ccessful من bioparticles إلى وعاء التفاعل المصب. جمع bioparticles مع لاصقة للذوبان في الماء يجب أن ينظر مجهريا (أي stereomicroscope في تضخم عالية (~ 200-300X) لضمان أن فقط bioparticles من الفائدة التي تم جمعها. واعتمادا على حجم لاصقة "الكرة" المستخدمة، هناك هي القدرة على جمع المواد المحيطة إضافية والتي قد تشمل المواد على حد سواء البيولوجية وغير البيولوجية (على سبيل المثال، والألياف، وغيرها من الحطام). قد يؤدي جمع bioparticles إضافية غير مقصود في الانتعاش من الحمض النووي ممزوجة، وجمع المواد غير البيولوجية قد يعرض مثبطات في تحلل الصغيرة الحجم / ردود الفعل STR. إذا تم جمعها bioparticles متعددة مع نفس اصقة "الكرة"، هناك إمكانية لbioparticles تم جمعها سابقا لتصبح غير مرتبط من المواد اللاصقة. لا وحظ هذا في كثير من الأحيان، ولكن يمكن أن يحدث عندما أعداد أكبر من bioparticlوفاق يتم جمع (على سبيل المثال، أكثر من 50) مع مادة لاصقة "الكرة" واحدة. إذا استهدفت عدد كبير من bioparticles، فمن المستحسن أن يتم إجراء مجموعات متعددة من عدد أقل من bioparticles ولكن كل نقلها في نفس أنبوب 0.2 مل. مرة واحدة تم جمعها bioparticles، يجب توخي الحذر أثناء إزالة الشريحة هلام فيلم من مرحلة المجهر ووضع أنبوب 0.2 مل بحيث لا تشعر بالانزعاج غيض من الإبرة. أثناء وضع غيض من الإبرة في مزيج التضخيم في الجزء السفلي من الأنبوب 0.2 مل، ينبغي أن رأس الإبرة لا اجراء اتصالات مع الجانبين من أنبوب من أجل تجنب فقدان المواد على جانبي الأنبوب. في حين أن الإذابة لاصقة سريع عادة (~ 30 ثانية أو أقل اعتمادا على حجم لاصقة "الكرة")، ويمكن رصدها خلال الفحص المجهري، ورأس الإبرة يجب إزالة ببطء من مزيج التضخيم لضمان كاملة الإذابةلاصقة تم إنجازه. إذا لاصقة لم حلت تماما، ويمكن إرجاع الإبرة إلى السائل للسماح بحل كاملة.
وقد تم تحسين البروتوكولات وصفها هنا للاستخدام مع bioparticles والخلايا البشرية من الأدلة البيولوجية الطب الشرعي. المخزن المؤقت تحلل المحدد هو متوافق مع DNA-STR التضخيم مجموعة مختارة. بينما قد يكون هناك مناسبة مخازن تحلل البديلة، يجب التحقق من كفاءتها من حيث تحلل الخلايا والتوافق مع تحليل المصب من قبل المستخدم. بالإضافة إلى ذلك، وقد تم تحسين عدد عدة STR التضخيم ودورة التضخيم الموصوفة في هذا البروتوكول للاستخدام مع bioparticles واحد أو عدد قليل. تم اختيار الجيل القادم عدة STR التضخيم مع ذكرت زيادة متانة والحساسية وتم التدليل على أن يؤدي انتعاش ملامح STR جودة عالية من bioparticles واحد أو عدد قليل. بينما العديد من مجموعات STR أخرى، مع اختلاف amplifi الموصى بهاأرقام دورة الموجبة، المتاحة، فإنها قد لا تمتلك حساسية مناسبة، وبالتالي سوف تحتاج إلى تقييم صحيح قبل استخدامها في هذه البروتوكولات.
وعلى الرغم من نجاح استخدام الأساليب المذكورة لمحات الانتعاش STR من bioparticles واحد أو عدد قليل، فإن نسبة نجاح الانتعاش الشخصية لا يكون 100٪. لذلك، بالنسبة لبعض عينات DNA لمحة جزئي محدود أو لا يوجد ملف تعريف يمكن ملاحظة. لا يمكن تجنب هذا بسبب عدم القدرة على تحديد قاطع بصريا معظم bioparticles كمادة الخلوية، والدولة المتدهورة المحتملة من المواد النووية في bioparticles أو فقدان المواد عينة من المواد اللاصقة التي تم جمعها قبل نقل إلى وعاء التفاعل. ولذلك، لا ينصح تحليل عينة bioparticle واحدة لكل عنصر DNA التي تعمل باللمس. ونحن في كثير من الأحيان جمع 20 عينة مجموعات من عينة هلام فيلم الفردية وسوف جمع مجموعات عينة إضافية حسب الحاجة إذا لم يتم الحصول على لمحة STR مناسبة. تيوالقيد الوحيد لمجموعات هي كمية المواد البيولوجية موجودة على عينة هلام فيلم (وعلى الأرجح تكلفة التحليل، على الرغم من أن ردود الفعل microvolume توفر الفرصة لجمع عينات إضافية بتكلفة مماثلة أو أقل كوحدة تخزين رد فعل موحد واحد ( على سبيل المثال، 25 ميكرولتر).
أساليب التنميط DNA وضعت تصف هنا توفر النهج القائم على الجزيئي على توصيف وتحليل وتفسير المواد البيولوجية أثر تعافى من عينات DNA التي تعمل باللمس. ومع ذلك، هناك معلومات وراثية الإضافية التي يمكن الحصول عليها من bioparticles تعافى بالإضافة إلى تحديد الجهات المانحة (أي، لمحة STR) الجهة المانحة للمواد البيولوجية. مصدر السائل الأنسجة أو هيئة من أصل (على سبيل المثال، والجلد مقابل اللعاب) قد توفر معلومات سياقية حاسمة لتحقيق جنائي. بدون مثل هذا القرار، غموض المصدر الأنسجة الأصلية يمكن EXPLOكما ited الظروف بديلة للجريمة (على سبيل المثال، كيف قد أودعت السوائل في الجسم) يمكن اقتراحها. البروتوكولات جمع bioparticle والعزلة الموصوفة هنا يمكن أن تستخدم لجمع bioparticles أو خلايا أخرى (على سبيل المثال، الشدق، المهبل) لاستخدامها في تحديد مصدر الأنسجة (مرنا التنميط 21-30) الاستراتيجية التي ينطوي الصغيرة الحجم عكس النسخ (RT) و ردود الفعل التضخيم. مع مزيد من التحسين قد يكون من الممكن أيضا لتطوير / RNA استراتيجية التعاون عزل الحمض النووي للسماح نوع من الخلايا تحديد (RNA) والتنميط STR من نفس العينة، بما في ذلك bioparticles من أدلة الحمض النووي التي تعمل باللمس.
The authors have nothing to disclose.
The authors would also like to thank all participants who donated samples for this work. This work was funded by the Office of Justice Program, National Institute of Justice, Department of Justice under award number 2010-DN-BX-K139. The funding agencies had no involvement in the study design, in collection, analysis and interpretation of data, or in the writing of the report. Points of view in this document are those of the authors and do not necessarily represent the official positions of the U.S. Department of Justice.
Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
SealRite 1.5 mL natural microcentrifuge tubes, sterile | USA Scientific | 1615-5510 | numerous altnerative suppliers are available, but tubes should be sterile |
0.2 mL PCR tubes with flat cap, natural | Phenix Research | MPX-200F | or equivalent |
Kimwipes | Fisher Scientific | 06-666 and/or 06-666-11C | |
Alcohol prep pads | Fisher Scientific | 06-669-62 | alternative is 06-665-24 (Fisher Sci); canister of larger alcohol wipes rather than individual pads |
Sterile water | 18.2 mega-ohm, autoclaved | ||
Glass microscope slides, frosted, 3" x 1": 1mm | Fisher Scientific | 12-544-3 | alternative brands or sizes are acceptable |
Disposable transfer pipet | Fisher Scientific | 13-711-9D | alternatives are acceptable |
Trypan blue solution | Sigma | T8154 | |
Pipets: 0.2-2, 2-20, 10-100, 100-1,1000 mL | various | ||
Sterile, aerosol-resistant pipet tips | various | ||
Mini-centrifuge | various | ||
Stereomicroscope | Leica | M205C | others are suitable, but must be capable of magifications up to 350X |
GeneAmp PCR system 9700 thermal cycle (silver or gold block) | Life Technologies | N8050200 or 4314878 | other models and manufacturers can be used, but performance with the STR amplification kit must be verified |
3130 Genetic Analyzer | Life Technologies | 3130-01 | Alternatives: 310 or 3500 Genetic Aanlyzers (Life Technologies) |
GeneMapper software | Life Technologies | various | Various versions of the software are available and can be used |
WF Gel-Film , x8 retention level | Gel-Pak | WF-40-x8-A | 4" x 4" wafer film; can be ordered in other size specifications |
Double sided tape | various | ||
Glass block, 3" x 1.5" x 3/8" | McCrone Microscopes and Accessories | 370-2 | or equivalent |
Tungsten needle with holder | McCrone Microscopes and Accessories | 106 | |
3M water soluble wave solder tape, 5414 transparent | Allied Electronics | 70113977 | |
Lysis buffer (forensicGEM Saliva, Zygem) | VWR | 95043-992 | Lysis buffer is prepared in 10 ml portions (prepare additional master mix portions as needed to accommodate the desired number of samples). 1.5 ml is used for each sample. To prepare 10 ml of lysis buffer (sufficient for ~6 samples): 6.9 mL sterile water, 2.1 mL 10x buffer – blue, 1 mL forensicGEM. |
STR Amplification kit, AmpFlSTR Identifiler Plus PCR amplification kit | Life Technologies | 4427368 | Alternative STR amplification kits can be used, but performance would have to be verified by user. The amplification mix is prepared as follows (volumes per sample): 2.2 ml PCR reaction mix, 1.1 ml Primer set, 0.2 ml (1U) AmpliTaq Gold DNA polymerase. A master mix sufficient for the desired number of samples should be prepared. 3.5 ml of the prepared mix is added to the 0.2 mL tube for bio-particle collection. |
AmpliTaq Gold DNA polymerase | Life Technologies | N808-0245 | |
HiDi formamide | Life Technologies | 4311320 | |
GeneScan 500 LIZ size standard | Life Technologies | 4322682 | |
96 well optical reaction plates | Life Technologies | N8010560 | |
Plate septa, 96 well | Life Technologies | 4315933 | |
Performance-optimized polymer, POP-7 | Life Technologies | 4363785 | Alternatives such as POP-4 are acceptable |