DNA 圖譜在法醫學上的應用 - PowerPoint PPT Presentation

主講人: 陳建民

國立中山大學

生物科學系博士班

利用生物學化學以及物理學的技術來偵檢犯罪證據的一門科學

• 精確度高 – 可達 1/1,000,000,000

一般血型鑑定僅 1/1,000

HLA細胞表面抗原鑑定約 1/1,000,000

• 敏感度高 – 微量樣品即可進行分析
• 適用性廣 – 任何含細胞的樣品均適用

(如組織血跡體液毛髮等)

• DNA較安定 – 在自然環境下可長久保存

• 舉例 俄國沙皇尼古拉事件
• 1918沙皇一家七口及侍衛五人

於烏拉山區科脫林堡市失蹤

• 1989九具可疑屍骨發現於距科

脫林堡市30公里一處公墓

• DNA鑑定為四男五女, 與骨骼

外觀鍵定結果一致

• DNA鑑定血緣關係, 五具屍體

為一家人 (雙親及三個女兒)

• 四人為羅馬洛夫 (Romanov) 家族 (沙皇母親家族)
• 太子與一位公主去向成謎

• 1918 沙皇家族失蹤 (遇害?)
• 1920柏林有一位少女越橋自殺, 送至醫院治療, 身上

無任何身分證明文件

• 稍後她自稱是 Anastasia
• 引發許多爭論, 真正身分莫衷一是
• 1938-1970 德國法庭判定無證據顯示她就是Anastasia
• 1970 她與一位美國人結婚
• 1977 美國法醫學專家判定她就是 Anastasia
• 近代DNA profile 證據又重新推翻她是 Anastasia

DNA Fingerprinting發展史

• 1985　英國 Sir Alec Jeffreys 首先發展此技術應用於解決

　一移民案件

• 1986　英國法院應用此技術解決一謀殺與強姦案件

　美國也使用此技術解決一強姦案件

• 1987　英國與美國正式將DNA證據列為有效法庭證據
• 1990　由於有爭論, 美國 OTA (Office of Technology

　Assessment) 經過審慎評估後認為 DNA fingerprinting 　　　為符合科學的證據

• 1992　美國 National Research Council 正式公佈 DNA

　fingerprinting 為科學化的證據, 並提出施用準則

• 1995 　FSS (Forensic Science Service) 建立 UK DNA 資料庫
• 1998　美國 FBI 發展 CODIS 資料庫 (database)
• 1998　超過 25 個國家核准使用作為法庭證據

• CODIS (Combined DNA Index System)
• 美國各州州政府協助 FBI 所建立之罪犯 DNA 資料庫
• 引發隱私權爭議

• 1975 英國牛津大學 Ph.D.
• 1975 – 1977 University of Amsterdam
• 1977 University of Leicester, UK
• 首先發展出 RFLPs – restriction fragment length polymorphisms 技術
• 1984 發展出 multilocus VNTR 核酸探針
• 1986 獲選為 FRS (Fellow of Royal Society) 並冊封為爵士 (Sir)
• 1998 獲得 Australia Prize

1. 刑事犯罪證據的鑑定 (性侵害, 命案等)

2. 親屬關係的鑑定

3. 識別個人身分 (大型災難, 無名屍體等)

4. 建立罪犯 DNA 資料庫

5. 財產鑑定 (貴重財產加 DNA 密碼)

6. 保育類生物鑑定

7. 其他

• 血跡證物
• 精液證物
• 唾液證物
• 其他 (組織, 皮屑, 毛髮等)

• 現場的任何血跡證物都要盡量保持型態上的完整
• 採證前務必先仔細拍照存證
• 如血跡未乾, 應先設法使其乾燥
• 乾燥法以自然乾燥為佳
• 採證後應立刻冷藏
• 乾燥與冷藏為保存體液與生理物證的兩個基本原則

• 犯罪現場採樣 (如床單, 衣物, 紙張等)
• 受害者身體上採樣
• 物證保存注意低溫與乾燥原則
• 採證前要調查清楚受害者遭侵犯前 72 小時的性生活情形

• 犯罪現場採樣的煙蒂, 飲料杯罐常遺留有嫌犯的唾液
• 先照相並標示物證的位置
• 不同位置發現的物證, 要分別包裝與註明
• 嫌犯與受害者的唾液採樣, 通常採漱口方式, 或以白紙置於舌根下採取唾液

• RFLP: 一種 DNA 分析技術⃘ 當以核酸限制酵素 (restriction endonuclease) 切割二不同生物個體的 DNA 時, 若切割碎片大小不同, 則經電泳後在膠片上會出現不同形式的排列

• 前後縱排重複

1. 微衛星體

2. 迷你衛星體

3. 巨衛星體

• 散佈重複

• 微衛星體 (microsatellites)

小於 1 kb, 例如 (AC)n , (XXX)n, (XXXX)n

• 迷你衛星體 (minisatellites)

1~30 kb, 例如 VNTRs,

DNA 分析上最常用

• 巨衛星體 (macrosatellites)

數 mb, 例如 alpha satellites,

位於染色體中節與端粒處

1. 以 restriction enzymes 切割 DNA (切位正好在 VNTR 區域外面)

2. 分割後的 DNA 片段進行電泳跑膠

3. 以特定 DNA probes 進行 Southern blotting

4. 進行 banding 的分析比對

螢光標記 放射線同位素標記

• AFLP 方法類似 RFLP, 但是 AFLP 是以 PCR 放大 DNA 後去跑電泳, 而非用核酸限制酵素切割後去跑電泳
• PCR 跑電泳 分析
• AFLP 較省時, 只約需 1~2 天 (RFLP 則需一星期左右)
• 缺點: 進行PCR時, 微量污染便會造成極大的誤差

• 短序列 (2~4 bases) 重複片段, 敏感度高
• 適用於稀少易分解樣品, 如精液
• 有市售自動化儀器, Kit, 及晶片產品

• 粒線體 DNA 為母系遺傳
• 敏感度極高, 適用已破壞的樣品, 如頭髮與枯骨
• 數量遠大於細胞核染色體
• D-Loop 區用於法醫學鑑定
• 親子鑑定最佳

敏感度

低

高

RFLP

樣品數量

多

少

PCR

AFLP

STR

mtDNS

1. 樣品

• 應避免污染
• 檢體取得後應立刻低溫保存
• 愈快萃取 DNA 愈好

2. DNA digestion

• 避免不完全的分解
• 避免使用對甲基化 (methylation) 不敏感的酵素

3. 電泳

• Gel 濃度與厚度要適當
• 電壓
• 緩衝液濃度
• 樣品 loading 的位置 (中央或邊緣)

4. Probe 的選取

• 避免與污染細菌 DNA 產生雜交

1. 操作簡便

2. 樣品需求少

3. 快速

4. 已有 commercial kits 上市

5. 需建立標準方法, 取得公信力

6. 應注意樣品污染問題

• 佛瑞原則 (Frye Rule)
• 聯邦證據原則 (Federal Rules of Evidence)

• 乃要求新型科學證據所依據的理論與技術, 必須在其所屬的專門領域中已獲得一般性的承認 (general acceptance) 以作為其證據容許性 (admissibility) 的要件

• 將科學證據視同一般其他證據看待, 評估證據的合法性真實性以及可信度, 是否遠超過它可能對陪審團造成誤導偏見或是混淆的程度
• 條件較佛瑞原則寬鬆

• 專家證人的利益衝突
• 鑑定人員的專業訓練不足
• 證物在提交前後可能遭到污染
• 許多測試程序沒有經過同業間的評鑑
• 失誤率不明
• 未將失誤率涵蓋在統計運算中

• 主要關切點為個人隱私, 例如遺傳疾病合法生育性向預測….等, 是否會造成個人在社會上受到不公平的待遇?
• 樣品的取得
• 資料庫的建立與使用權

• 精確度
• 標準化
• 快速鑑定
• 自動化
• 不同人種以及個體差異的區別
• 人類以外其他動植物資料庫的建立