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【期刊名称】 《刑事技术》
国产DNA检测设备在高海拔环境的应用
【英文标题】 High-altitude Applicability Test for China-made DNA Detection Devices
【作者】 才四芳丁小仙王占海李英吴边
【作者单位】 青海省玉树州公安局青海省玉树州公安局青海省公安厅公安部第一研究所; 公安部第一研究所
【中文关键词】 国产DNA检测设备;高海拔;常规检材;接触类检材
【英文关键词】 China-made DNA detection devices; high-altitude experiments; common biological samples; touch DNA samples
【文章编码】 1008-3650(2019)01-0083-04【文献标识码】 B
【期刊年份】 2019年【期号】 1
【页码】 83
【摘要】 本文利用国产DNA检测设备(包括核酸自动提取仪、基因扩增仪及遗传分析仪)在高海拔环境进行DNA检测,研究在西部高海拔地区建立DNA实验室的可行性,以及对不同实验方法进行比较分析。结果表明国产DNA检测设备可以满足高海拔使用要求,常规检材无需经过特殊处理即可获得满意的分型结果,接触类检材通过扩增前覆盖石蜡油进行保温密封等方法也能提高检出率。
【英文摘要】 The high-altitude feasibility was tested of China-made DNA detection devices to equip into the DNA laboratories in west plateau of China. All of the China-made apparatus, including DNA extraction instrument, PCR thermal cycler and DNA analyzer, were experimented with different test choices in high altitude laboratories. The results showed that the China-made DNA detection devices can meet the requirements of high altitude, having left satisfactory genotyping results from common biological samples with no need of special handling although the touch DNA samples will be improved of their detectability when sealed with paraffin oil before PCR amplification.
【全文】法宝引证码CLI.A.1253070    
  基于PCR扩增与STR分型的DNA检测技术已成为法医DNA实验室的常规分析手段,在案件侦破和DNA数据库建设中发挥着重要作用。我国西部很多地区海拔高、交通不便,检材送检费时费力,故一些地方迫切需要建立DNA实验室。但在西部高海拔地区建立DNA实验室需要解决两个问题,一是西部地区经济基础较差,无法承受外国产仪器耗材高昂的费用;二是高海拔环境给DNA检测各个环节带来的不利影响需解决。
  采用国产仪器设备可有效解决地方经费不足的问题。随着我国精密制造业水平的快速提升,国产DNA仪器设备在性能指标、可靠性等方面都已接近或达到国外产品同等技术水平,而价格却远低于国外产品。高海拔环境给DNA检测环节带来的不利影响主要有两个方面:一是造成液体沸点的降低,海拔每升高300 m,水的沸点就降低1℃,海拔4000 m水的沸点约为87℃,在PCR扩增体系中,反应物均是水溶液且需要反复加热到90℃以上,极易造成反应物沸腾、气化,给实验结果带来不利影响;二是高海拔对仪器设备的使用要求更苛刻,国家标准规定,低压电气设备使用的海拔高度为2000 m以下{1},超过2000 m使用的产品应进行专门设计或通过更为苛刻的测试,高海拔主要影响仪器设备的绝缘强度、电气间隙、散热性能等,会造成仪器设备工作不稳定或精度降低,应对此进行专门设计,例如我国青藏铁路(最高海拔5100 m)使用的机车就针对高海拔环境进行了专门处理{2}。目前资料可查证,我国开展DNA检测的最高海拔地区是拉萨市{3}(3658 m),而国外亦无更高海拔的实验记录。
  本文采用国产仪器设备,主要包括核酸自动提取仪、PCR扩增仪、遗传分析仪等,分别在海拔3820 m的玉树州结古镇和4230 m的曲麻莱县进行DNA检测实验,测试国产仪器设备的准确性和稳定性,以期为高海拔地区建立DNA实验室提供科学依据和实验基础。
  1 材料与方法
  1.1 实验材料
  随机选取13份实际样本,其中血样2份,毛发1份,烟蒂4枚,口腔拭子1个,胶带粘取物5份(分别取自门把手、手机、照相机、相框、桌面粘取物)。
  1.2试剂耗材
  长春博坤生物科技有限公司生产的ML-超微量磁珠法DNA提取试剂盒BK-ML-48-11和案件专用磁珠法DNA 提取试剂盒BK-AK-48 ;PowerPlex21 System 扩增试剂盒(美国Promega 公司);毛细管电泳凝胶(公安部物证鉴定中心)。
  1.3主要仪器
  KingFisher核酸自动提取仪(长春博坤生物科技有限公司);Hema9700梯度基因扩增仪(珠海黑马医学仪器有限公司);GA118-16A遗传分析仪(公安部第一研究所)。
  1.4仪器准备
  所有仪器均进行通电开机自检,在GA118-16A遗传分析仪上安装毛细管,水洗注胶泵后换上凝胶,运行空间校正,再以PowerPlex 5C Matrix进行仪器光谱校正。
  1.5实验方法
  1.5.1 DNA提取
  针对不同类型检材进行前处理,按核酸自动提取仪纯化程序,将血样、毛发、烟蒂及口腔拭子加入400μL裂解液,在恒温混匀仪上95℃(为防止沸腾加入40μL石蜡油覆盖)裂解45 min,胶带剪成小块后加入240μL消化液,56℃(因温度较低未做处理)孵育60 min,随后分别运行自动化提取程序进行DNA提取,其中胶带粘取物采用超微量磁珠法DNA提取试剂盒,其余样本采用案件专用磁珠法DNA提取试剂盒。
  1.5.2 PCR扩增
  将提取的13份DNA模板分为三组,采用Hema9700梯度基因扩增仪、 PowerPlex21 System扩增试剂对提取的DNA进行统一扩增,其中第1、2组样品在扩增前分别加10、40μL石蜡油进行保温覆盖,第3组不加石蜡油正常密封,分组情况如表1所示。
  表1样本分组
  Table 1 Sample grouping

┌──────┬──────┬───────────┬────────────┐
│分组名称  │样本数量  │其它         │密封措施        │
├──────┼──────┼───────────┼────────────┤
│第1组    │13     │Ladder 1,阴阳对照各1 │10μL石蜡油+八连管盖  │
├──────┼──────┼───────────┼────────────┤
│第2组    │13     │Ladder 1,阴阳对照各1 │40μL石蜡油+八连管盖  │
├──────┼──────┼───────────┼────────────┤
│第3组    │13     │Ladder 1,阴阳对照各1 │八连管盖        │
└──────┴──────┴───────────┴────────────┘

  采用经青海省公安厅DNA实验室确认的10μL扩增体系参数对国产仪器进行测试,各样本反应体积如表2所示。
  表2 PCR反应体系
  Table 2 PCR reaction constituents

┌──────────────┬────────────┬─────────┐
│各组分名称         │胶带粘取物/μL     │其它检材/μL   │
├──────────────┼────────────┼─────────┤
│5×反应液          │2            │2         │
├──────────────┼────────────┼─────────┤
│5×引物混合液        │2            │2         │
├──────────────┼────────────┼─────────┤
│DNA             │6            │3         │
├──────────────┼────────────┼─────────┤
│ddH2O            │0            │3         │
├──────────────┼────────────┼─────────┤
│总体积           │10           │10        │
└──────────────┴────────────┴─────────┘

  PCR反应条件如表3所示,不同类型检材按同一扩增条件进行扩增。
  表3 PCR反应参数
  Table 3 PCR parameters

┌────────────┬─────────┬─────────┬──────┐
│步骤          │温度/℃      │时间       │循环数   │
├────────────┼─────────┼─────────┼────


  ······

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【注释】                                                                                                     
【参考文献】 {1}中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.测量、控制和试验室用电气设备的安全要求第1部分通用要求:GB 4793.1-2007[S].北京:中国标准出版社,2007.
  {2}陈开运.高海拔电气设备工作特点及设计要求[J].机车电传动,2005, (2):19-22.
  {3}赵敏,吴素兰,羊红燕,等. PCR技术在高原地区应用存在的问题及解决方法[J].西藏科技,1997, (2):16-17.
  {4}张广峰,陈松,涂政,等.接触DNA检验成功率的影响因素探讨[J].刑事技术,2013, (3):9-13.
  {5}郑文全,才铎,郑强,等.高原地区GA118-16A型遗传分析仪应用分析[J].警察技术,2015, (6):16-17.
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