ここでは、の回復を可能にするために、一緒にワンステップ5μlのマイクロボリューム溶解/ STR増幅を含む強化された増幅プロトコルで、サンプル「DNA触れる」を中に存在するバイオ粒子の収集のために最適化され、効率的な除去戦略を説明短いタンデムリピート(STR)バイオ粒子ドナー(単数または複数)のプロファイル。
DNAプロファイルは、人間の生物学的材料の微視的な痕跡を含み、「タッチDNA」証拠から得ることができる。微量DNAの回収のための現在の方法は、関心領域をサンプリングするために綿棒または粘着テープを使用する。しかし、このような「ブラインド拭き取り」アプローチは共同サンプルます細胞物質を別の個体から、個人の細胞はアイテム上の地理的に異なる位置に配置されていたとしても。したがって、タッチDNA試料で遭遇DNA混合物の一部は、人工的にスワブ自体によって作成される。いくつかの例では、被害者のDNAは、このように潜在的な加害者のDNAをマスキングする有意な過剰に見ることができる。
標準の回収および分析の方法で課題を回避するために、我々は、タッチDNA証拠の増強遺伝子解析をもたらす低コスト、「スマート分析」方法を開発した。私たちは、最適化されたANを記述するタッチDNA試料中に存在するバイオ粒子の収集、ならびにバイオ粒子ドナーからのSTRプロファイルの回復を可能にするために、ワンステップ5μlの微量溶解/ STRの増幅を伴う強化増幅戦略のdの効率的な顕微回復戦略(複数可)。個人または少数( すなわち、「塊」)の使用単一のソース·プロファイルを得る能力で生体粒子をもたらす。これらの手順は、法医学タッチのDNAの証拠から、単一の生体粒子の単離と解析のための代替強化技術を表し。すべての法医学調査において必要ではないが、この方法は、標準的な分析技術を用いて可能でないかもしれない物理的な攻撃( 例えば、絞扼)を含む場合には、単一のソース·加害者のDNAプロフィールの回復のために非常に有益であり得る。また、ここで開発戦略がoの様々な単一細胞レベルでの遺伝情報を入手する機会を提供するTHER非法医学トレース生物学的材料。
タッチDNAは細胞材料の直接転送であるトレースの生物学的証拠の一形態である物理的な接触1中にオブジェクトまたは別の個体間で( 例えば、皮膚細胞を流す)。触れたオブジェクト(文書、寝具、靴、銃器、飲料容器、ペン、ブリーフケースハンドル)種々のDNAプロファイルを得る能力は、文献2-9に報告されている。
タッチのDNA証拠の分析における重要な要素は、トレース生物学的物質の存在成功した回復である。 DNAの証拠は、典型的には、無菌の綿棒で疑われる領域をスワブにより収集されるタッチし(「ブラインド拭き取り」と呼ぶ)。このアプローチを用いて、採取した生体材料の性質は知られておらず、一般的なエリアのサンプリングが行われる。表面溝や隙間の存在は、双方向の、多くの場合、すでに少量の正常な回復を妨げる可能性学的材料が存在。さらに、「ブラインド拭き取り」アプローチ意志細胞アイテム上に存在する、個人の細胞はアイテム上の空間的に異なる位置に配置されている場合でも、異なる個体から必ずしも共同サンプル細胞物質。しばしば低い鋳型DNA試料で特に解決するために挑戦している混合DNAプロファイルの回復は、しばしば8,10,11に観察され、多くの場合に拭き取りプロセス自体の結果的なアーティファクトになる。素材のわずかな量はドナーの1から存在していた場合は、標準的な抽出および分析技術はマイナー貢献者からプロファイルを回復するために失敗することがあります。また、綿棒のか、乾式または湿式使用されたかどうかのタイプは、(滅菌水で予め湿らせた)により、吸収性および吸着性及び生物学的物質12の放出の効率の違いに収集される生物学的材料の量に影響を与え得る。 Standard抽出方法は、サンプルまたはサンプル移送工程の必要な物理的な操作に起因する追加のサンプル損失を生じ得る。
上述したように、生物学的物質の回収のための簡単な拭き取り技術は、生物学的サンプルの微量の損失ならびに個々の生物学的成分を分離するための失敗による混合プロファイルの増加が発生する可能性があります。したがって、我々は触れオブジェクト上に存在する細胞の微粒子の集合体に対してより選択的かつ効率的な回収戦略を開発しようとした。タッチのDNAの証拠から生物学的物質の分析のために開発された戦略は、(これは皮膚の外側の表皮層で見つかった細胞の大部分は死んでいるか死んでいるので、核は常に表示されていないという事実に「生体粒子」とここでいう13をケラチノサイト)以下を含む:ゲルフィルムFR経由生物学的物質( すなわち、生体粒子)の1)コレクションOM水溶性の接着剤を使用してオブジェクトおよび表面、着用衣料品や直接人間の皮膚、潜在的なヒトの生物学的材料の収集を確保するために回収された生物学的材料の2)顕微鏡検査、および単一または少数のバイオ粒子の3)マイクロマニピュレーションに触れて、微量(5μl)を一段階溶解/増幅反応を使用して収集されたバイオ粒子の4)常染色体DNA-STRプロファイリング。
この手順では、伝統的に使用される分析方法を上回る多くの利点を提供しています。ゲルフィルムを用いた生体粒子の回収は、分析前に、サンプル中の生物学的物質の存在の顕微鏡検査を可能にする。タッチDNA証拠から回収生体粒子の大部分は、それがより困難に分析前に、これらのサンプルの顕微鏡検査は、有核細胞を検索する機会を提供するか、どのように多くの生体粒子を選択すべきかを決定することの有核細胞ではないかもしれないがこうしてmaximizDNAプロファイルの回復の確率る。水溶性の接着剤アシストマイクロマニピュレーションを使用した生体粒子の集合体は、反応管にターゲット生体粒子の直接転送を可能にします。この手順は、生体物質の正常な移動を確保するために顕微鏡下で可視化される。サンプルあたりの分析のコストを削減しつつ、減少または微量反応は感度を高める。これは、証拠の個体からのサンプルの数の増加の分析を可能にする。起因するタッチのDNAの証拠でバイオ粒子の遺伝的状態の範囲に、個々の項目から複数のサンプリングを推奨します。
ここでは、開発されたプロトコルの使用の成功は、タッチDNA証拠に生物学的物質のドナーの高度に立証遺伝子プロファイルを得ることを実証する。プロファイリング法開発生体粒子の収集及びDNA( すなわち、特定の、測定可能アッタ包括的な「スマート」を提供トレース生物学的材料の特性評価、分析と解釈に)、inable現実的かつタイムリーな分子ベースのアプローチ。もともとタッチDNA証拠の法医学的分析への応用のために開発されているが、ここで開発された戦略は、生物学的材料の他のソースに適用し、単一細胞レベルでの個別の識別情報を取得する機会を提供することができる。
ここでは、コレクションとタッチのDNA証拠から回収された生体粒子の強化された遺伝子分析のための方法を記載している。開発されたアプローチは、以下を含む:触れたオブジェクトおよび表面、着用衣料品または直接、ヒトの皮膚、回収された生物学的材料の2)顕微鏡検査から、ゲル膜を介して生物学的物質( すなわち、生体粒子)の1)コレクションの可能性のコレクションを確保する人間の生体物質、及び水溶性接着剤を使用して、単一または少数の生体粒子の3)マイクロマニピュレーション、および微量(5μl)をワンステップ溶解/増幅反応を使用して収集生体粒子の4)常染色体DNA-STRプロファイリング。ワンステップ閉管反応の使用は、追加のサンプル操作または他の反応管への転送による汚染及びサンプルの損失の可能性を低減する。強化されたワンステップ微量(5μl)を溶解/ STR増幅反応は、完全またはprobativの回復を可能にするE STR単一または少数の生体粒子のドナーのプロファイル。このアプローチは、シングルおよびマルチソースタッチのDNAの証拠( 例えば、着用衣料品やその他の家庭用品、触れる/取り扱うオブジェクトおよび表面、皮膚/皮膚の混合物)から単一のソースSTRプロファイルを得るために開発されました。これは、正常にシミュレートされた身体的暴行の混合試料中の男性のドナーの検出のために使用されている。
このアプローチは、さらに、加害者からわずか数生体粒子が被害者からの生物学的材料の圧倒的な量の中で存在するであろうに、彼/彼女の加害者を悩ま犠牲者、のような追加の体液/組織混合シナリオで評価することができる。現在の研究で開発されたこのアプローチは、単一の生体粒子レベルでの分析を可能にするので、さらに、それが仲介surfa上のDNAプロファイルを転送する二次転写14-19の性質および程度のより良い理解を得るために使用することができる別の表面オブジェクトまたは人から20 CE、オブジェクトまたは人。二次転写の分析ブラインドスワブのアプローチは、二ドナーから物質の微量を識別するために失敗することがある。ここで開発されたアプローチは、単一または少数の生体粒子の分析を可能にし、従って、結果は主要ドナーからの生物学的材料の圧倒的な量の存在により混乱されない。本研究で開発した方法論はまた、加害者から皮膚細胞の微量陽性同定は、その性的接触を確立することが重要である可能性が膣のデジタル浸透を伴うものとして性的暴行事件の痕跡生物学的物質の分析に影響を与える可能性があり発生しました。
ゲル状フィルム試料から生体粒子の収集が困難で複雑な操作を必要としない一方で、SUを確保するために細心の注意を払って実行する必要がこの手順の重要なステップがあります下流の反応容器への生体粒子のccessful移転。水溶性の接着剤を用いて生体粒子の集まりがあり、使用される接着剤「ボール」のサイズに応じて。 すなわち、高倍率(〜200-300X)での実体顕微鏡は、関心のある唯一の生体粒子が収集されることを保証するために(顕微鏡的に表示する必要があります両方の生物学的および非生物学的材料( 例えば、繊維、その他の破片)を含むことができる付加的な周囲の材料を収集する可能性がある。意図しない追加の生体粒子の集合体は、混合DNAプロファイルの回復をもたらし得る。非生物学的物質の収集を複数の生体粒子は、同じ接着剤「ボール」で収集している場合は、接着剤の付着していないになる以前に収集された生体粒子の可能性がある。マイクロボリューム溶解/ STR反応に阻害剤を導入することができる。これは、頻繁に観察されないが、発生することができbioparticl数が多いときES収集されます( 例えば、50以上)は、単一の接着剤「ボール」と。生体粒子の多数の標的とされる場合は、より少ない生体粒子の複数のコレクションが行われていることをお勧めしますが、すべて同じ0.2ミリリットルチューブに移す。生体粒子が収集されたら、針の先端が乱されないように、注意が顕微鏡ステージからゲルフィルムスライドを除去し、0.2 mlのチューブの配置中に注意しなければならない。 0.2ミリリットルチューブの底の増幅混合物への針先端の配置中に、針の先端は、チューブの両側の材料の損失を回避するために、チューブの側面に接触してはならない。接着剤の可溶化は、典型的には、急速な(〜30秒以下である接着剤の大きさに応じて、「ボール」)で、顕微鏡検査中に監視することができ、針の先端をゆっくりとその完了を確実にするために増幅混合物から除去されるべきであるが可溶化接着剤の達成された。接着剤が完全に溶解していない場合、針が完全に溶解を可能にするために液体に戻すことができる。
ここで説明するプロトコルは、法医学、生物学的証拠から生体粒子およびヒト細胞での使用に最適化されてきた。選択した溶解バッファーは、選択されたDNA-STR増幅キットと互換性があります。適切な代替溶解緩衝液が存在し得るが、下流の分析と細胞溶解との相溶性の観点から、その効率は、ユーザによって確認されなければならない。さらに、このプロトコルに記載STR増幅キットと増幅サイクル数は、単一または少数の生体粒子の使用に最適化されている。報告された増加したロバスト性及び感度の次世代STR増幅キットは、選択された単一または少数の生体粒子から高品質のSTRプロファイルの回復をもたらすことが実証されている。一方、様々な推奨されるamplifiと、他の多くのSTRキット、カチオンサイクル数は、それらが適切な感度を有していてもよく、従って、適切にこれらのプロトコルで使用する前に評価される必要がある、利用可能である。
単一または少数の生体粒子から回収STRプロファイルのために記載された方法の使用の成功にもかかわらず、プロファイルの回復の成功率は100%ではないであろう。したがって、いくつかのサンプルについて制限された部分的なDNAプロファイルまたはプロファイルなしに観察することができる。これは決定的に視覚的に細胞物質を回収生体粒子又は反応容器に移す前に、接着剤からの試料材料の喪失、核物質の潜在的な劣化状態のように、ほとんどの生体粒子を識別することができないことを回避することはできない。そのため、各タッチのDNA項目のための単一の生体粒子の試料の分析が推奨されていません。我々は、しばしば、個々のゲルフィルムサンプルから20サンプルセットを収集し、適切なSTRプロファイルが得られない場合は、必要に応じて追加のサンプルセットを収集する。 T微量反応は、単一の標準的な反応容積と同様またはより低いコストのために追加のサンプルを収集する機会を提供するが、彼のコレクションのための唯一の制限は、(ゲルフィルム試料(および可能性分析のコストに生物学的物質の存在量である例えば、25μL)。
プロファイリング方法がここに記述し開発したDNAは、タッチDNAサンプルから回収された微量の生物学的材料の特性評価、分析と解釈に、分子ベースのアプローチを提供する。しかし、生物学的物質のドナーのドナー( すなわち、STRプロファイル)の決定に加えて、回収された生体粒子から得ることができ、追加の遺伝情報があります。起源の組織または体液源( 例えば、唾液に対する皮膚)は、犯罪捜査に重要なコンテキスト情報を提供してもよい。このような決定がなければ、起源の組織源の曖昧さをexploすることができます(体液が付着されていてもよい方法、例えば、)犯罪の別の状況が示唆することができるようにited。マイクロボリュームの逆転写(RT)を含む組織源識別(mRNAのプロファイリング21-30)戦略で使用するためのここに記載の収集および分離プロトコルは生体粒子または他の細胞を収集するために使用することができる生体粒子( 例えば、口腔、膣)、および増幅反応。さらなる最適化では、タッチDNA証拠から生体粒子を含む同じ試料からの細胞タイプの識別(RNA)およびSTRプロファイリングを可能にするDNA / RNA共分離戦略を開発することが可能である。
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 |