כאן אנו מתארים אסטרטגית ההסרה מותאמת ויעילה לאיסוף ביו-חלקיקים הנמצאים ב'לגעת DNA 'דגימות, יחד עם פרוטוקול הגברה משופרת מעורב תמוגה מיקרו נפח 5 μl צעד אחד / הגברה STR, כדי לאפשר ההתאוששות של בד בבד חוזר קצרים (STR) פרופילים של התורם ביו-חלקיקים (ים).
ניתן להשיג פרופילי DNA מהראיות "DNA מגע ', הכוללת עקבות מיקרוסקופיות של חומר ביולוגי אנושי. שיטות קיימים להתאוששות של צמר גפן להעסיק DNA עקבות או דבק לדגום שטח של עניין. עם זאת, גישתו של עיוורת-שטיפה 'כגון תשתף מדגם חומר תאי מהאנשים השונים, גם אם התאים' האנשים נמצאים במיקומים שונים מבחינה גיאוגרפית על הפריט. לפיכך, חלק מתערובות DNA נתקלו בדגימות DNA מגע נוצרים באופן מלאכותי על ידי השטיפה עצמו. בחלק מהמקרים, ה- DNA של קורבן ניתן למצוא בעודף משמעותי ובכך מיסוך DNA של כל עבריין פוטנציאלי.
על מנת לעקוף את האתגרים עם שיטות התאוששות וניתוח סטנדרטיים, פיתחנו בעלות נמוכה יותר, שיטה 'ניתוח חכם' כי תוצאות ניתוח גנטי משופר של ראיות המגע DNA. אנו מתארים מותאמיםהתאוששות מיקרומניפולציה אסטרטגיה יעילה ד לאיסוף ביו-חלקיקים הנמצאים בדגימות DNA מגע, כמו גם אסטרטגית הגברה משופרת הכוללת הגברה תמוגה microvolume / STR 5 μl צעד אחד כדי לאפשר ההתאוששות של פרופילי STR מהתורם ביו-החלקיקים (ים). השימוש באדם או כמה (כלומר, "גושים") תוצאות bioparticles ביכולת להשיג פרופילי מקור יחידים. נהלים אלה מייצגים טכניקות משופרות חלופיות לבידוד והניתוח של bioparticles אחת מראיות המגע DNA לזיהוי פלילי. אמנם לא הכרחי בכל חקירה משפטית, השיטה יכולה להיות מאוד מועילה להתאוששות של פרופיל DNA עבריין המקור יחיד במקרים של תקיפה פיזית (למשל, חנק) שלא יכול להיות אפשרי תוך שימוש בטכניקות ניתוח סטנדרטיים. בנוסף, האסטרטגיות שפותחו כאן מציעות הזדמנות להשיג מידע גנטי ברמת התא בודדת ממגוון רחב של oעקבות שאינן משפטיים יס חומר ביולוגי.
Touch DNA הוא צורה של ראיות ביולוגיות עקבות שהוא ההעברה הישירה של חומר תאי (למשל, לשפוך תאי עור) מפרט לאובייקט או אדם אחר במהלך המגע פיזי 1. היכולת להשיג פרופילי DNA ממגוון רחב של חפצים נגעו (מסמכים, מצעים, נעליים, כלי נשק, כלי שתייה, עטים, תיק ידיות) דווחה בספרות 2-9.
גורם קריטי בניתוח ראיות המגע DNA הוא השחזור המוצלח של הווה חומר ביולוגי עקבות. גע ראיות DNA שנאספו בדרך כלל על ידי שטיפת האזור החשוד עם מקלון צמר גפן סטרילי (המכונה "עיוור-בניקוי"). שימוש בגישה זו, טבעו של החומר ביולוגי שנאסף אינו ידוע ודגימה של אזור כללי מתבצעת. הנוכחות של חריצי משטח או סדקים עלולה לעכב את ההתאוששות המוצלחת של הכמות הקטנה לעתים קרובות כבר של דוהווה חומר ological. בנוסף, גישה "עיוור-בניקוי" יהיה בהכרח שיתוף מדגם חומר תאי מאנשים השונים תאים שנמצאים על הפריט, גם אם התאים 'האנשים נמצאים במיקומים במרחב שונים על הפריט. ההתאוששות של פרופילי DNA ונכללו, אשר לעתים קרובות מאתגרים לפתור במיוחד עם דגימות DNA תבנית נמוכה, הוא ציין לעתים קרובות 8,10,11 ובמקרים רבים יהיה חפץ תוצאה של התהליך בניקוי עצמו. אם רק כמות קטנה של חומר הייתה מתנה מאחד התורמים, שיטות מיצוי וניתוח סטנדרטיים עלולות להיכשל להתאושש פרופיל מתורם הקטין. בנוסף, הסוג של ספוגית או בין אם זה היה בשימוש יבש או רטוב (טבולה מראש עם מים סטריליים) עשוי להשפיע על כמות חומר ביולוגי שנאסף בשל הבדלים בספיגות וadsorptivity ואת היעילות של שחרורו של החומר הביולוגי 12. Sשיטות חילוץ tandard עלולות לגרום לאובדן מדגם נוסף בשל מניפולציה פיזית הנדרשת ממדגם או העברת דגימת הצעדים.
כפי שתואר לעיל, טכניקות שטיפה פשוטות להתאוששות של חומר ביולוגי עשויות לגרום לאובדן של כמויות זעירות של מדגם ביולוגי, כמו גם שכיחות מוגברת של פרופילים ונכללו בשל כשל להפריד רכיבים ביולוגיים בודדים. לכן, אנו מבקשים לפתח אסטרטגיות התאוששות בררני יותר ויעילה לאיסוף microparticles הסלולרי קיימים באובייקטים נגעו. האסטרטגיה שפותחה עבור הניתוח של חומר ביולוגי מראיות המגע DNA (המכונה כאן "bioparticles" בשל העובדה שגרעין הוא לא תמיד נראה לעין שכן רוב של התאים הנמצאים בשכבה החיצונית של עור אפידרמיס מת או גוסס קרטינוציטים 13) כרוכים הבאים: 1) איסוף חומר ביולוגי (כלומר, bioparticles) באמצעות fr ג'ל-סרטאום נגע חפצים ומשטחים, פריטים שחוקים בגד או על עור אנושי ישיר, 2) בדיקה מיקרוסקופית של החומר ביולוגי התאושש כדי להבטיח איסוף חומר ביולוגי אנושי פוטנציאלי, ו- 3) מיקרומניפולציה של ביו-חלקיקים בודדים או כמה באמצעות דבק מסיס במים, ו 4) פרופיל DNA-STR אוטוזומלית של יו-החלקיקים שנאספו באמצעות microvolume (5 μl) תמוגה צעד אחד / תגובת הגברה.
הליך זה מציע יתרונות רבים על פני שיטות ניתוח המשמשים באופן מסורתי. שחזור של bioparticles באמצעות ג'ל הסרט מאפשר בדיקה מיקרוסקופית של הווה החומר הביולוגי במדגם לפני הניתוח. בעוד שרוב bioparticles התאושש מראיות המגע DNA לא יכול להיות תאי בעלי גרעין ולכן קשה יותר לקבוע איזה או כמה יש לבחור ביו-חלקיקים, הבדיקה המיקרוסקופית של דגימות אלה לפני הניתוח מספק להזדמנות כדי לחפש תאי בעלי הגרעין כך maximizing ההסתברות של התאוששות פרופיל DNA. האוסף של bioparticles באמצעות מיקרומניפולציה בסיוע דבק מסיסה במים מאפשר העברה הישירה של bioparticles הממוקד לתוך צינורות תגובה. הליך זה דמיין תחת מיקרוסקופ כדי להבטיח העברה מוצלחת של החומר הביולוגי. התגובה המופחתת או microvolume מגבירה את הרגישות תוך הפחתת העלות של ניתוח לדגימה. זה מאפשר ניתוח של מספרים מוגברים של דגימות מראיה בודדת. בשל מגוון במדינה הגנטית של ביו-חלקיקים בראיות DNA מגע, דגימות מרובות מפריטים בודדים מומלצות.
הנה, אנחנו מדגימים את השימוש המוצלח של הפרוטוקולים שפותחו כדי להשיג פרופילים גנטיים הראייתית מאוד של התורמים של חומר ביולוגי בראיות DNA מגע. שיטות אפיון אוסף bioparticle פיתח וDNA לספק מקיף "חכם" (כלומר, ספציפי, מדיד, אתאגישת inable, מציאותית והזמן) מולקולרית המבוססת על האפיון, הניתוח והפרשנות של חומר ביולוגי עקבות. בעוד שפותח במקור עבור יישום לניתוח משפטי של ראיות המגע DNA, יכולות להיות מיושמות האסטרטגיות שפותחו כאן למקורות של חומר ביולוגי אחרים ומציעות הזדמנות להשיג מידע מזהה אישי ברמת התא הבודד.
כאן יש לנו תארנו שיטות לאיסוף והניתוח גנטי משופר של bioparticles התאושש מראיות DNA מגע. הגישה שפותחה כרוכה הבאה: 1) איסוף חומר ביולוגי (כלומר, bioparticles) באמצעות ג'ל סרט מאובייקטים נגעו ומשטחים, פריטי לבוש שחוקים או עור אנושי ישיר, 2) בדיקה מיקרוסקופית של החומר ביולוגי התאושש כדי להבטיח אוסף של פוטנציאל חומר אנושי ביולוגי, ו- 3) מיקרומניפולציה של bioparticles הבודד או כמה באמצעות דבק מסיס במים, ו- 4) פרופיל DNA-STR אוטוזומלית של bioparticles נאסף באמצעות microvolume (μl 5) תמוגה צעד אחד / תגובת הגברה. השימוש בצינור תגובה סגור צעד אחד מפחית את הפוטנציאל לזיהום ומדגם הפסד ממניפולציות מדגם נוספים או להעביר צינורות תגובה אחרים. Microvolume הצעד אחד המשופר (5 μl) תמוגה / תגובות ההגברה STR מאפשר ההתאוששות של מלא או probativהדואר STR פרופילים של התורם של bioparticles הבודד או כמה. גישה זו פותחה על מנת להשיג פרופילי STR המקור יחידים מראיות DNA מגע חד ורב-מקור (למשל, פריטים שחוקים בגדים וחפצי בית אחרים, אובייקטים נגעו / טיפלו ומשטחים, תערובות עור / עור). זה בהצלחה כבר בשימוש לצורך זיהוי של התורם ממין זכר בדגימות תערובת תקיפה פיזיות מדומה.
גישה זו יכולה להיות מוערכת יותר בתרחישי תערובת נוזלים / רקמות גוף נוספים כגון קורבן מגרד התוקף שלו / שלה, שבו רק כמה bioparticles מהתוקף יהיה נוכח בין כמות עצומה של חומר ביולוגי מהקורבן. בנוסף, מאז גישה זו פותחה במחקר הנוכחי מאפשרת ניתוח ברמת bioparticle אחת, זה יכול לשמש כדי להשיג הבנה טובה יותר של האופי וההיקף של העברה משנית 14-19, שבו מתווך מעביר פרופיל DNA על surface, חפץ או אדם לאובייקט משטח אחר או אדם 20. גישה עיוורת-שטיפה לניתוח של העברה משנית עלולה להיכשל לזהות כמויות זעירות של חומר מהתורם המשני. הגישה שפתחה כאן מאפשרת הניתוח של bioparticles הבודד או כמה, ולכן התוצאות אינן מבולבלות על ידי הנוכחות של כמות עצומה של חומר ביולוגי מהתורם העיקרי. מתודולוגיות שפותחו בעבודה זו גם עשויה להיות השלכות על הניתוח של חומר ביולוגי עקבות במקרי תקיפה מיניות כגון אלה הכרוכים בחדירה דיגיטלית של הנרתיק שבו זיהוי חיובי של כמויות זעירות של תאי עור מהעבריין יכול להיות מכריע לקבוע כי מגע מיני התרחש.
בעוד האוסף של bioparticles ממדגם ג'ל סרט אינו כרוך במניפולציות קשות ומורכבות, ישנם צעדים קריטיים בהליך זה שצריך להתבצע בזהירות רבה על מנת להבטיח את suהעברת ccessful של bioparticles לכלי תגובה במורד הזרם. האוסף של bioparticles עם הדבק המסיס במים יש לראות במיקרוסקופ (כלומר, סטראו בהגדלה גבוהה (~ 200-300X) כדי להבטיח שרק bioparticles עניין נאספים. בהתאם לגודל של "הכדור" הדבק משמש, שם הוא הפוטנציאל לאיסוף חומר הסובב נוסף שעשויה לכלול גם חומר ביולוגי ולא-ביולוגי (למשל, סיבים, פסולת אחרת). האוסף של bioparticles נוסף בלתי צפויה עלול לגרום להתאוששות של פרופילי DNA ונכללו. האוסף של חומר לא-ביולוגי עשוי להציג את המעכבים לתמוגה מיקרו-הנפח / תגובות STR. אם bioparticles מרובה נאספים עם אותו הדבק "כדור", יש פוטנציאל לbioparticles שנאסף בעבר להפוך פנוי מדבק. זה לא בתדירות גבוהה נצפה, אך יכול להתרחש כאשר מספרים גדולים יותר של bioparticles נאספים (למשל, מעל 50) עם "כדור" אחד דבק. אם מספר גדול של bioparticles ממוקדים, מומלץ שאוספים רבים של פחות bioparticles נעשים אך כל שהועברו לתוך צינור 0.2 מיליליטר. ברגע שbioparticles כבר נאסף, יש להקפיד במהלך הסרת השקופיות מבמת מיקרוסקופ ג'ל-סרט ואת המיקום של צינור 0.2 מיליליטר, כך שקצה המחט אינו מופרע. במהלך מיקום של קצה המחט לתוך תערובת ההגברה בחלק התחתון של צינור 0.2 מיליליטר, קצה המחט לא צריך ליצור קשר עם הצדדים של הצינור כדי למנוע אובדן של חומר על הצדדים של הצינור. בעוד solubilization של הדבק הוא בדרך כלל מהיר (~ 30 שניות או פחות, תלוי בגודל של "הכדור" הדבק) ויכולים להשגחה במהלך הבדיקה מיקרוסקופית, קצה המחט יש להסיר לאט מתמהיל ההגברה כדי להבטיח שמלא solubilizationשל הדבק הושג. אם הדבק לא נמס לגמרי, המחט ניתן להחזיר לנוזל כדי לאפשר פירוק מלא.
הפרוטוקולים שתוארו כאן כבר מותאמים לשימוש עם bioparticles ותאים אנושיים מראיות ביולוגיות לזיהוי פלילי. מאגר תמוגה נבחר תואם את ערכת ההגברה DNA-STR נבחרה. למרות שעשויה להיות מאגרי תמוגה חלופה מתאימים, היעילות שלהם במונחים של תמוגה תא ותאימות עם ניתוח במורד הזרם חייבת להיות מאומת על ידי המשתמש. בנוסף, מספר ערכת ההגברה STR ומחזור ההגברה המתואר בפרוטוקול זה כבר מותאם לשימוש עם bioparticles בודד או כמה. ערכת ההגברה STR הדור הבא עם דיווח חוסן ורגישות מוגברים נבחרה וכבר הוכיחה לגרום להתאוששות של פרופילי STR באיכות גבוהה מbioparticles הבודד או כמה. בעוד ערכות רבות אחרות STR, עם amplifi המומלץ משתנהמספרי מחזור קטיון, זמינים, הם לא יכולים להחזיק את רגישות מתאימה, ולכן היית צריך להיות מוערך כראוי לפני השימוש בפרוטוקולים אלה.
למרות השימוש המוצלח של השיטות שתוארו עבור פרופילי ההתאוששות STR מbioparticles בודד או כמה, את שיעור ההצלחה של התאוששות פרופיל לא יהיה 100%. לכן, עבור כמה דוגמאות פרופיל מוגבל חלקי DNA או לא פרופיל אפשר לראות. זה לא ניתן להימנע בשל חוסר היכולת לזהות בוודאות מבחינה ויזואלית ביותר bioparticles כחומר תאי, המדינה מושפלת הפוטנציאל של החומר הגרעיני בbioparticles או אובדן של חומר מדגם מהדבק שנאסף לפני ההעברה לכלי התגובה. לכן, הניתוח של מדגם bioparticle אחת עבור כל פריט DNA מגע אינו מומלץ. לעתים קרובות אנו אוספים 20 קבוצות מדגם ממדגם ג'ל סרט אישי ונאסוף סטי מדגם נוספים בהתאם לצורך אם פרופיל STR מתאים ולא התקבל. Tהוא רק מגבלה של אוספים היא הכמות של חומר ביולוגי הנוכחית על מדגם ג'ל-סרט (וסביר להניח את עלות הניתוח, למרות שתגובות microvolume לספק את ההזדמנות כדי לאסוף דגימות נוספות לעלות דומה או נמוכה יותר כיחיד סטנדרטי נפח תגובה ( לדוגמא, 25 μl).
שיטות פרופיל DNA פיתחו מתארות כאן מספקות גישה מבוססת מולקולרית לאפיון, הניתוח והפרשנות של חומר ביולוגי עקבות התאוששו מדגימות DNA מגע. עם זאת, יש מידע גנטי נוסף שניתן להשיג מbioparticles התאושש בנוסף לנחישותו של התורם (כלומר, פרופיל STR) של התורם של החומר הביולוגי. מקור נוזל הרקמה או גוף ממוצא (למשל, עור לעומת רוק) עשוי לספק מידע קונטקסטואלי חיוני לחקירה פלילית. ללא קביעה כאמור, העמימות של מקור הרקמה ממוצא ניתן exploדות כנסיבות חלופיות של הפשע (למשל, איך נוזלי הגוף עשויים הופקדו) יכול להיות שהציע. פרוטוקולי אוסף bioparticle ובידוד שתוארו כאן יכולים לשמש כדי לאסוף bioparticles או תאים אחרים (לדוגמא, buccal, נרתיק) לשימוש בזיהוי מקור רקמה (mRNA פרופיל 21-30) אסטרטגיה שכרוכה מיקרו-נפח הפוך שעתוק (RT) ו תגובות הגברה. עם אופטימיזציה נוספת זה עשוי להיות גם אפשר לפתח DNA / אסטרטגית שיתוף בידוד RNA להתיר זיהוי סוג התא (RNA) ופרופיל STR מאותו המדגם, כולל bioparticles מראיות המגע DNA.
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 |