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使用次世代定序技術 發展DNA人別鑑定之應用

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使用次世代定序技術 發展DNA人別鑑定之應用

DNA鑑定主要應用於人別鑑定。一是刑事犯罪偵查的罪犯鑑定,一是親子關係鑑定。前者主要是在聯結犯罪現場遺留之生物跡證與特定人之間的關係,確認該跡證是否為某一特定人所留;後者是利用DNA屬遺傳物質之特性,由 DNA 多型性之鑑定可推算特定人間是否具有生物學上的親子關係。相較於傳統的血清鑑定法,DNA檢體的鑑定靈敏度較高,鑑定結果的可信度也較高,因此可大幅提升生物跡證的證據準確度和價值。

麗寶生醫所開發的88個DNA短縱列重複序列系統,將分析88個STR (Short Tandem Repeat) 基因,其中包含43個體染色體STR基因、18個X染色體STR基因與27個Y染色體STR基因。此基因系統涵蓋以傳統毛細管電泳法(capillary electrophoresis, CE)分析STR基因之市售試劑套組(Promega, Qiagen),及以次世代定序(next generation sequencing, NGS)方法分析STR基因系統 (illumine, Thermo Fisher) 之所有基因。此系統將是現有刑事與親緣鑑定系統中鑑別力最高者,未來將提供刑事鑑識、法醫鑑識單位及親子鑑定實驗室使用。

以NGS技術分析STR基因的優勢

由於NGS技術可以獲得大量DNA片段數據,因此在醫學、演化生物學、分子人類學、傳染病學與總基因體學(metagenomics)已快速被採用。在法醫人別鑑定上,由於具有高通量之效能可以同時分析大量檢體與大量基因;具有定序能力可以精確分析STR基因之DNA片段序列,可以分析小片段DNA序列適合法醫檢體;具有數位化特性可以精確獲得STR基因之DNA片段數量。這些優點使得NGS技術在法醫鑑定上具有極大的應用潛力。

項目 毛細管電泳法(CE) 次世代定序法(NGS) 總結
一個實驗可分析基因之數目 目前最多為27個基因 不限制 NGS可提高效能
一個實驗可分析檢體之數目 1個 無限制(依編碼數而定,通常為96個) NGS可提高效能
分析出STR基因之序列特徵 不可 NGS可提高鑑別力
是否需加螢光標誌 需要 不需要 NGS可簡化分析流程
是否需要製備ladder 需要 不需要 NGS可簡化分析流程
是否可設計複製最小片段以適合裂解嚴重檢體 同一螢光染料僅限一個基因 無限制 NGS可適合裂解嚴重之檢體
數據呈現 螢光強度 DNA序列數目 NGS可獲得實際片段數量
大量分析後之STR基因單價 較高 較低 NGS可節省經費

 表一  比較CE與NGS在法醫人別鑑定效能

發展巨量數據平台分析NGS數據

次世代定序結果的大數據分析對一般實驗室是個重大挑戰。麗寶生醫研發團隊將以SEQ Mapper為基礎,進一步建置快速分析大量STR基因之自動化分析平台。以本土團隊發展之巨量數據分析平台,可以讓使用者充分了解基礎原理、分析流程至結果產出,使得以本分析平台產出之結果在法庭作證時,可以確實掌握結果的真實性。目前Illumina與Thermo Fisher提供之NGS分析STR基因系統面臨之推廣問題是難以驗證其分析結果,因為以NGS產出的大量數據雖然最後簡化成產出的基因型,但難以得知其中是否有遺漏的基因型或出現錯誤的基因型。

近日,麗寶生醫將以刑事/親子之人別鑑定開發計畫,參與韓國首爾 Coex 27屆ISFG國際法醫遺傳學會( 2017年8月28日-9月2日),對外發表計畫初步成果。