STR鑒定技術(shù)靈敏度堪憂?普遍還是個(gè)例?
發(fā)布時(shí)間:2024/12/25分類:技術(shù)文章來(lái)源:科佰生物
Fig 1. STR檢測(cè)技術(shù)的原理。
近年來(lái),法醫(yī)物證鑒定中遇到了許多新挑戰(zhàn),尤其是在提取和檢測(cè)混雜樣本(如含少量嫌疑人DNA的死者樣本)時(shí),現(xiàn)有的毛細(xì)血管電泳結(jié)合PCR技術(shù)(Capillary Electrophoresis PCR, CE-PCR)在靈敏度上的局限性逐漸顯現(xiàn),難以應(yīng)對(duì)復(fù)雜、微量DNA樣本的鑒定需求。同時(shí)在科研細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中,如果存在輕微的細(xì)胞交叉污染,現(xiàn)有的STR檢測(cè)技術(shù)也無(wú)法準(zhǔn)確檢測(cè)出。因此,我們亟需尋找更高靈敏度、更先進(jìn)的分子檢測(cè)技術(shù),以提升鑒定效果和可靠性。
為了更全面了解市場(chǎng)上CE方法在鑒定細(xì)胞污染時(shí)的檢測(cè)限,科佰生物設(shè)計(jì)了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn):對(duì)比不同公司檢測(cè)服務(wù)的靈敏度和準(zhǔn)確性。科佰生物使用ddPCR技術(shù)(數(shù)字PCR法)準(zhǔn)確制備了不同比例的細(xì)胞污染混合gDNA樣本:10%污染樣本,20%污染樣本和30%污染樣本,將上述樣本分別送至三家檢測(cè)公司(標(biāo)記為A、B、C),并采用其CE方法進(jìn)行檢測(cè),對(duì)比各公司檢測(cè)結(jié)果的靈敏度、準(zhǔn)確性和重現(xiàn)性,評(píng)估其在不同污染比例樣本中的表現(xiàn)。
三家公司均未檢測(cè)出10%的污染樣本,有兩家檢測(cè)出20%污染樣本和30%污染樣本,但是分析未報(bào)出全部差異位點(diǎn),一家三個(gè)污染樣本均未檢出。通過(guò)分析結(jié)果發(fā)現(xiàn),除了與CE的靈敏度相關(guān)外,與實(shí)驗(yàn)人員對(duì)結(jié)果的判讀也有很大關(guān)系。
Fig 2. 不同污染占比濃度的STR樣本在三家公司Penta E基因座的STR檢測(cè)結(jié)果圖,其他20個(gè)基因座有類似的情況,文中不一一羅列。
1. 現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)
傳統(tǒng)STR技術(shù)的局限性:STR(短串聯(lián)重復(fù)序列)作為法醫(yī)DNA鑒定的“金標(biāo)準(zhǔn)”,在檢測(cè)混合樣本及微量DNA樣本時(shí),其靈敏度受到限制。尤其對(duì)于死者樣本中含有少量嫌疑人DNA的情況,毛細(xì)血管電泳技術(shù)可能無(wú)法有效檢出。
受到MSI(微衛(wèi)星不穩(wěn)定性)檢測(cè)的啟示:MSI伴隨診斷試劑盒,檢測(cè)限可達(dá)30%。雖然MSI主要針對(duì)單核苷酸和二核苷酸重復(fù)序列,技術(shù)難度較高,但也提示我們,四核苷酸重復(fù)序列的STR可能具備更高的靈敏度開(kāi)發(fā)潛力。
新興技術(shù)的可能性:NGS(下一代測(cè)序)和dPCR(數(shù)字PCR)技術(shù)作為更為精準(zhǔn)和靈敏的分子檢測(cè)工具,已在臨床、科研等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景。將這些技術(shù)應(yīng)用于STR檢測(cè)中,或許可以突破現(xiàn)有STR檢測(cè)的靈敏度瓶頸。
2. NGS與dPCR在STR檢測(cè)中的優(yōu)勢(shì)
NGS技術(shù):
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高靈敏度與多位點(diǎn)檢測(cè):NGS可實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)STR位點(diǎn)的深度測(cè)序,提高檢測(cè)靈敏度,尤其適用于復(fù)雜混合樣本的分析。
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SNP與STR結(jié)合:已有公司推出基于SNP的NGS方法,這為STR檢測(cè)提供了新的思路。將NGS技術(shù)與STR檢測(cè)相結(jié)合,可提高樣本分辨率與靈敏度。
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溯源與個(gè)體識(shí)別:NGS可以實(shí)現(xiàn)對(duì)微量DNA樣本的高通量檢測(cè),區(qū)分相近細(xì)胞系,同時(shí)還可以檢測(cè)細(xì)微的污染,同時(shí)針對(duì)鼠源以及人源,不需要做二次實(shí)驗(yàn)。
DdPCR技術(shù):
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超高靈敏度:dPCR通過(guò)將DNA樣本進(jìn)行絕對(duì)定量分割,可實(shí)現(xiàn)對(duì)極微量DNA的精準(zhǔn)定量,檢測(cè)靈敏度遠(yuǎn)超傳統(tǒng)PCR技術(shù)。
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絕對(duì)定量與低豐度檢測(cè):dPCR在低豐度DNA檢測(cè)方面優(yōu)勢(shì)顯著,特別適用于微量DNA或高混合度樣本的分析。
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STR位點(diǎn)檢測(cè)的潛力:將dPCR技術(shù)應(yīng)用于STR檢測(cè),可進(jìn)一步提升微量DNA的檢出能力,彌補(bǔ)傳統(tǒng)PCR的不足。
3.倡議與發(fā)展方向:
面對(duì)快速變化的科學(xué)需求和技術(shù)挑戰(zhàn),STR技術(shù)的進(jìn)一步升級(jí)迫在眉睫。為推動(dòng)STR技術(shù)創(chuàng)新與優(yōu)化,滿足更高精度、更廣泛應(yīng)用的需求,我們特此發(fā)出倡議:
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研發(fā)更高靈敏度的NGS-STR方法:結(jié)合NGS的高通量與精準(zhǔn)性,開(kāi)發(fā)針對(duì)STR位點(diǎn)的高靈敏度測(cè)序方法,用于混合樣本鑒定。
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探索dPCR在STR檢測(cè)中的應(yīng)用:優(yōu)化數(shù)字PCR技術(shù),使其能夠精準(zhǔn)檢測(cè)微量、低豐度的STR位點(diǎn),尤其是復(fù)雜背景下的樣本。
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多技術(shù)融合:整合NGS、dPCR與SNP分析,形成靈敏度更高、分辨率更強(qiáng)的法醫(yī)物證鑒定體系。
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其他方法學(xué)。
南京科佰生物科技有限公司
倡議書(shū)
各位同行們:
針對(duì)行業(yè)內(nèi)的單位,我們倡議一次行業(yè)內(nèi)的自我能力驗(yàn)證,科佰生物提供如下所有的產(chǎn)品,提供20個(gè)免費(fèi)試用裝,給內(nèi)部體系做一次體檢。
1. 常染色體系列,分為男性(9948)和女性(9947)兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)品:
包含常用的20個(gè)STR位點(diǎn)(含13個(gè)CODIS 位點(diǎn)) 和一個(gè)性別位點(diǎn)Amelogenin。
2. 性染色體系列
X染色體標(biāo)準(zhǔn)品包含19個(gè)X-STR基因座和一個(gè)性別位點(diǎn)Amelogenin。Y染色體標(biāo)準(zhǔn)品包含22個(gè)低頻突變Y-STR基因座和7個(gè)高頻突變Y-STR基因座。低頻突變和高頻突變基因座相結(jié)合具有更高的個(gè)體識(shí)別能力,提供了強(qiáng)大的兼容性和排查能力。
3. 人源污染檢測(cè)STR標(biāo)準(zhǔn)品
包含了10%污染樣本,20%污染樣本以及30%污染樣本(該占比為gDNA的質(zhì)量占比),不同污染梯度能夠幫助確定檢測(cè)方法的檢測(cè)限,尤其是在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中,是否能檢測(cè)出污染樣本,往往影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。
Remark*:The relative intensity of the 12 allele is less than 10 % of the dominant 10 allele.
倡議單位:南京科佰生物科技有限公司
日期:2024年 12 月 19 日
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