關於DNA鑑定技術 - CSI

小弟也是個 CSI迷, 不過 CSI中關於DNA鑑定的部份實在是跟實際狀況相差有點遠,
正巧看到版上眾位對這個話題有點興趣, 在此就個人所知與眾位分享一下。


1. 什麼是位點 (locus/loci)?
在人類的染色體上, 跟實際表現出來的性狀有關的區域, 只佔一小部份, 其它的
部份叫做 intron, 而 intron 上有很多區域是一段不斷重複的無意義 DNA 序列
像這樣:

----ACCTGCT (ACTT)n CTACG (GT)m CATCTCCAGC----

其中像 (ACTT)n 就是一個位點, (GT)m 就是另一個位點。好, 那人類的 23 對
染色體上總共有多少個位點呢? 嗯, 很多很多就是了。這個 "位點" 還有很多其
它的名字, 像 micro satellite DNA (微衛星體DNA), Short tendom repeat
(STR, 短片段核酸重覆序列) 等。 而在實務上, 常用的名字很簡單, 就叫做
DNA Marker。

2. 什麼是 CODIS?
如果常看 CSI的人或許會注意到, 組員們常說, 某個案件中的 DNA 型別無法在
CODIS 找到, 代表的是什麼呢? 基本上 CODIS 的全名是 COmbined Dna Index
System, 小弟的將它翻譯成 "整合性核酸指標系統", 是FBI所建立的一個DNA資
料庫, 它選取了人類染色體上的十三處位點當作建檔標準, 把很多很多很多人的
DNA 資料建在其中。但是即便以美國的財力, 要全民 DNA 建檔都還是不可能的
任務。因此還是常找不到相符合的人。

好啦, 那麼FBI是如何選出這13個位點的哩? 這個說起來是很長的故事, 而且會
無聊到讓人睡著, 所以就不提了, 各位只要知道, 是FBI選的就行啦。

CODIS 的網站:

http://www.fbi.gov/hq/lab/codis/index1.htm (FBI 做的哦!)


3. 位點的型別如何決定?
這個牽涉到一項在分子生物學上常用的技術: PCR, 也就是 Polymerase Chain
Reaction, 詳細的細節我不多做介紹, 簡單的說, 就是複製一段特定的序列的
DNA, 下面舉例說明: (想知道什麼是 PCR 的, 請利用 Google 大神)

----AATCGCTTTACTG (CATT)n CACTGGGTACTGGACTCATTACTCG----

當小史把這段 DNA 用 PCR 技術複製後, 可以利用儀器去偵測這段DNA 的長度
然後再用軟體算出 n 值, 而 n 值就是這個位點的型別。譬如說假設這段 DNA
的長度是 118 bp (base pair, DNA 的長度單位), 那麼 n=20。而由於染色體
是由父母各提供一條, 因此這個 n 值可能有兩個, 譬如說某個位點 vWA 的型
別是 (16, 16) 就表示父方和母方的位點 n 值都等於 16, 而另一個位點叫做
D3S1358 的型別是 (13, 15) 就表示父方和母方的這個位點 n 值分別是 13 和
15。 至於誰是13, 誰是15, 就不得而知了。而 CODIS 的13個位點都有固定的
名字的。

有興趣的人可以查這個網址:

http://www.biology.arizona.edu/human_bio/activities/blackett2/str_codis.html

4. DNA鑑定的步驟及使用的儀器
DNA 鑑定的步驟大致上分成以下幾大部份:

純化: 把DNA從檢品中抽出來, 並確定量足夠進行分析。 (?)
反應: 把抽出來的DNA和適當的試劑混合, 進行PCR。(3-4 hr)
上樣: 把PCR的結果送上DNA Sequencer 分析。 (~1 hr)
結果分析及比對: 利用軟體將 Data 印出來, 送進資料庫或與已知樣品比
對。 (3 min - months)

其中純化的部份時間很難估, 因為樣品不同, 純化所需要的時間也不同。如果
是像血液, 口腔棉棒 (Oral Swab) 的話很快, 兩三個小時就搞定,但如果是很
微量或污染得很嚴重的樣品, 就很難說了, 忙了兩三天還抽不到也有的。

至於使用的儀器, 除了 DNA Sequencer 外, 一般分生實驗室的設備都OK的。但
是 Sequencer 可不便宜, 便宜的要二三百萬, 貴的上千萬。而且只有某家廠商
的某幾種機型能用, 其它家的... 不能用。

這家公司的網址:

www.appliedbiosystems.com

有興趣的自己去看看, 中央下方 "Application" 的部份有個 "Testing and
Identification" 選項, 點進去後第一個選項就是了。

至於試劑的話, 除了剛剛那家以外, 還有一家 Promega 的也可以用。國內的
實驗室所使用的都是ABI的, 但是 CSI 三家店所使用的...好像都是一支離心
管加水... 放進離心機 (還是最便宜的那種) 或攪拌器 (Votex) 然後...印
表機就吐出結果來了!

其實目前國內的 DNA鑑定水準相當高, 比起CSI 三家店所用的儀器是毫不遜色
的, 現在國內總共有五個鑑識單位有能力進行DNA鑑定, 法務部調查局, 法務
部法醫研究所, 刑事警察局法醫室, 高雄市警察局, 以及台南縣警察局。其它
的就是幾家醫學中心和一兩家生技公司, 但是都不做刑案的鑑定。

說到鑑定實驗室, 可不是自覺藝高人膽大, 砸個幾百千把萬下去就搞起來了,
真正的DNA鑑識實驗室要做很多項的認證, 以及反覆不斷的測試, 才能成為有
公信力的實驗室。

5. DNA 鑑定的敏感性 (Sensitivity)

理論上, 只要一個細胞, 就可以鑑別出型別來,但實際上不是那麼容易,大概要
五到十個細胞以上比較有把握... 但版上有人問到牙刷...嗯... 牙刷不管再怎
麼洗, 一定會有細胞或殘留物在上面的, 就別費心去洗它了吧。

拉拉雜雜的說了一大堆, 只希望有人能忍住睡意看完, 也歡迎各位提出意見討論。
最後還是要幹譙一句, 雖然我是CSI迷, 但是CSI中關於DNA鑑定的實驗部份, 真是...

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Specter

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