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问答:亚瑟·艾森伯格在法医科学中使用离子流PGM

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的名字:阿瑟·艾森伯格
标题:北德克萨斯大学健康科学中心法医和调查遗传学系主任兼教授,人类鉴定中心联合主任
经验1989年起担任北德克萨斯大学健康科学中心教授,2004年起担任正教授,2009年起担任法医和调查遗传学系主任;
1998年,美国DNA咨询委员会主席。
教育:纽约州立大学奥尔巴尼分校分子生物学博士,分子生物学硕士,分子生物学学士

自从亚瑟·艾森伯格
1984年,他帮助建立了世界上第一个DNA亲子鉴定和法医实验室,见证了法医技术从限制性片段长度多态性(RFLP)测试发展到基于pcr的测试和桑格测序——以及最近的下一代测序。vwin德赢ac米兰合作

艾森伯格是北德克萨斯大学健康科学中心法医和调查遗传学系主任。该大学的应用遗传学研究所最近购买了一台离子激流PGM,并打算购买第二台PGM仪器,并计划开发用于法医测试的系统协议。

Eisenberg认为下一代测序最终可以取代目前用于法医鉴定的基于PCR和sanger的方法,并预测有一天所有类型的法医检测——STR分析、线粒体测序和SNP检测——都可以在一个平台上完成。

艾森伯格最近采访了按顺序关于PGM可用于的不同应用,以及在法庭上使用该技术所需的验证。vwin德赢ac米兰合作

你能提供一些关于法医检测的背景知识,以及目前你们实验室和其他实验室使用的方法吗?

大多数DNA检测是基于STR -短串联重复标记。STR系统在毛细管电泳上运行,我们观察基于长度的等位基因变异。所以,这是世界范围内的主要形式。

可能有大约3800万份DNA档案可以用来与法医犯罪相关。在美国,我们的国家数据库有大约1100万份来自被判有罪的个人的DNA档案。有几十万个法医证据侧写。大约有一半的州允许在逮捕时采集DNA。

其他国家数据库涉及失踪人员和身份不明人员,我们实验室是这些数据库的最大贡献者。基本上,我们的实验室和美国联邦调查局(US Federal Bureau of Investigation)负责大部分遗骸和失踪人员的身份识别工作。对于这些类型的分析,除了STRs,我们还使用传统的双脱氧测序进行线粒体测序。我们也在进化到[评估]单核苷酸多态性。

我们认为PGM和下一代测序是一种进化,因为我们可以同时做所有这些事情。我们可以做STRs,我们当然可以做线粒体序列分析,我们可以分析大量的单核苷酸多态性。而不是观察任何单个系统,无论是y - str,还是常染色体str,无论是mito测序,还是snp,我们都可以在下一代测序平台上完成所有事情。

为什么你决定购买PGM用于取证,而不是另一个下一代平台?

该仪器当然符合常规CE仪器的预算范围。该平台和前期图书馆建设大约需要10万至12万美元。法医实验室习惯于花15万美元购买毛细管电泳仪器。所以它的价格范围和Illumina的454,SOLiD,质子不一样。我们不需要对整个人类基因组进行测序。我们可以在一个非常划算的平台上同时查看数百个不同的标记。

您在法医测试中实施PGM的时间表是什么?您将首先将哪些应用程序转移到PGM?

我们才刚刚开始。仪器已经安装好了。我们首先从线粒体测序开始。

法医团体倾向于研究两个区域,称为高变区1和高变区2。从本质上讲,我们对大约750到800个碱基进行测序,但还有更多的信息可以用来区分母系谱系。

与传统测序相比,我们可以立即在PGM上进行测序,并以相对经济有效的方式获得更多信息。

然后,当你添加条形码时,它变得非常划算。用传统的测序方法,对1个、5个、10个、15个个体进行增量测序并不具有规模经济效益,但用条形码技术,你可以同时对多个个体进行测序,这变得非常划算。

因此,第一个实现是将线粒体DNA分析过渡到PGM上的测序。我们希望能在6个月到1年内做到这一点。可能在六个月的时间内。

那么STR分析呢?你打算在PGM上这么做吗?

理论上在PGM上做str是可能的。在我们的国家数据库中有如此多的档案,STRs没有被取代,而且在很长一段时间内都不会被取代。这是DNA法医实验室的饭碗。仅在美国就可能有超过180个DNA法医实验室。最大的数据库在中国。他们大概有1400万人打字。

随着STRs的发展,这些数据库正在迅速增长。所以,为了发挥效用,PGM或任何下一代测序仪器都必须具备进行str的能力。

显然,最丰富的多态性类型是snp,我们会看到一个转变,但这需要时间,可能需要5到10年。PGM是旧技术,STR技术,和新技术,基于序列和SNP技术之间的桥梁。我们认为PGM是这一进化的一部分,最终将成为snp,但这将需要几年的时间。

到目前为止,在这些类型的STR分析工具上所做的工作非常有限。由于str的大小,读取长度将非常重要。但这是PGM显示出很大希望的一件事。现在的读取长度大约是200个碱基对,在不久的将来会达到400个碱基对。当然,在200个基础上,我们有可能做很多[STR标记]。当读取进展到400时,我们应该能够覆盖目前在取证中使用的所有str。

PGM的美妙之处在于它将允许我们进行传统的str,然后帮助我们过渡到测序技术和单核苷酸多态性。我们可以同时做几百个这样的标记。

长期目标或新的应用程序呢?PGM,或者一般意义上的下一代测序,是否能够实现任何使用桑格测序或PCR难以做到的事情?

个体间最大的单一变异是snp。已经有很多snp被开发出来用于身份测试领域,我们可以用snp来做血统测试。

作为国内和世界上最大的研究人类遗骸的实验室之一,我们真正感兴趣的一件事是,是否存在与表型特征相关的snp。我们监督的一个项目叫做NamUs,即全国失踪和身份不明人员系统。

人们可以访问许多不同的网站,看看他们所爱的人是否已经被确认。NamUs是司法部整合这些地方的一个尝试。NamUs由两个数据库组成。其中一个数据库是家庭列出失踪亲人的地方。他们可以张贴图片等等。另一个数据库是法医、验尸官、执法人员可以列出身份不明的尸体的身体特征或面部重建。我们的想法是,人们可以同时查看这两个数据库。

没有什么比面部重建更有效的了。我们有法医艺术家和我们一起工作,如果我们能给他们提供额外的信息,比如头发颜色、眼睛颜色、面部形态——在我们的基因组中发现了许多不同的表现型遗传标记。[我们想]使用离子激流技术来尝试获得这些表型标记的遗传信息,这将有vwin德赢ac米兰合作助于提供一个更逼真的个体在活着时的样子。

有很多这样的SNP标记正在被发现,PGM提供了一个巨大的机会,可以同时观察许多这些标记,然后提供遗传信息,以提高面部重建的质量。

这一申请肯定需要更长的时间——在接下来的几年里。社区需要简化构建库的过程,减少操作的数量,并将[PGM]变成一个真正的取证工具。这需要几年的时间。

当然,第一个应用是线粒体测序。这是显而易见的。我们现在就可以这么做。我们可以把它应用到法医应用中,我们可能有更有挑战性的样本,比如有限的数量。例如,最常见的犯罪现场样本是脱落的头发。如果你拔掉一根头发,你就有了根,在根中有分泌头发的细胞。然而,在脱落的头发中,你没有根,你没有细胞。但随着毛发的生长,细胞质被排泄到毛干中,细胞质中有线粒体。所以你能对脱发进行的唯一一种法医DNA分析就是线粒体DNA分析。

因此,这可能为收集法医证据开辟了一条新的途径。在这个国家,只有少数几个实验室为法医案件或失踪人员进行线粒体DNA测序。因此,[下一代测序]技术可以使其他实验室进行这种类vwin德赢ac米兰合作型的分析成为可能。

在任何犯罪现场都有大量的头发,你必须能够把这些头发的存在放在法医的格式中。例如,你可以让人们住在一个发生过犯罪的房子里。如果发现的头发与居住在那里的人无关,这可能是一个调查线索。这项技术vwin德赢ac米兰合作为传统方法所无法实现的整个领域提供了可能性。

在验证系统或开发协议方面你需要做些什么?

最终,我们需要在法庭上引入这些技术,所以需要做非常严格的验证工作。我们正在通过广泛的验证,使其远远超出传统的研究环境。这里的人参与的一件事,包括我自己在内,是我们中的一些人是DNA顾问委员会的成员,向联邦调查局局长推荐国家标准。作为我们国家标准的一部分,为了证明我们获得的数据的可靠性和可重复性,必须进行任何数量的具体实验。

这是新的领域。虽然我们已经使用测序技术很多年了,对线粒体DNA可能有十几年了,但我们从未vwin德赢ac米兰合作在下一代平台上为法医案件工作做过这项工作。因此,我们必须进行非常广泛的验证研究,向法院证明这项技术是可靠的和可重复的。vwin德赢ac米兰合作我们最初工作的一部分是做那些必要的验证实验,并发表它们,并能够在法律体系中为它们辩护。

临床实验室有CLIA认证和CAP认证。法医验证也有类似的方法吗?

哦,当然,有ISO认证。我们中的一些人在美国病理学院的关系测试和法医委员会工作过。所以我们参与这些类型的质量控制测试。我们每年都要进行几次能力测试。

我们的实验室是ISO认证的。在法医领域有两个主要的认证机构-[美国犯罪实验室主任协会,实验室认可委员会]和国际法医质量服务。

我们还获得了美国血库协会的关系/亲子鉴定认证。所以法医领域有相同类型的认证过程和熟练程度过程。我们每年都要接受审计。每隔一年,它是外部的。所以我们对可靠性的要求和在临床实验室环境中是一样的。

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