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早期采用者表示,基于ngs的法医测试可能会导致更精确的识别

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美国和欧洲的研究人员正在努力将下一代测序应用到法医应用中,这可能会增加歧视能力,并使以前无法检测的样本得以分析。

目前,法医侧写是基于毛细管电泳的STR分析,或基于PCR和Sanger测序的线粒体DNA分析。

但是,下一代测序开辟了新的可能性。研究人员现在正在考虑将STR分析和线粒体DNA分析转移到下一代测序中,但也在寻求开发基于snp的靶向测序面板用于法医,这将使研究人员能够根据DNA识别一个人的祖先、头发颜色或其他决定性特征。

此外,奥地利因斯布鲁克医学院(Innsbruck Medical University)法律医学研究所教授瓦尔特·帕森(Walther Parson)说,下一代测序“允许我们用一种方法查看所有这些标记”,他正在为生命科技公司的离子激流PGM开发法医小组按顺序

虽然大多数研究人员都希望首先开发基于靶向测序的面板,但其他人,如Whitehead研究所的Yaniv Erlich,正在开发从全基因组测序数据进行STR分析的方法(是5/1/2012).

因斯布鲁克的帕森正在开发两个面板,使用Ion的AmpliSeq技术和314和316芯片来评估线粒体DNA。vwin德赢ac米兰合作一个面板用于分析完整的线粒体基因组,这是DNA不受限制的高质量样本的理想选择,比如血液样本;第二个小组只会分析线粒体基因组的一部分,以寻找DNA含量有限或质量较低的样本,而这些样本最有可能在犯罪现场找到。

他说:“我们无法从个案样本中得到完整的(线粒体)基因组,”因为它“涉及到在这些个案样本中没有发现的相对较大的片段的扩增。”

相反,他正在致力于识别线粒体基因组中的目标,这些目标“具有很高的辨别能力,以及其他可以为我们提供样本系统发育背景信息的部分”。

帕森说,他的团队目前正在决定目标线粒体DNA小组的规模。

他说:“这取决于引物结合位点以及它们与降解DNA的扩增方式,而且降解样品中可用的多重反应扩增位点的数量也有一定的限制。”

他预计今年将有初步的面板可用,但“能够生产出一种坚固的、可以在法医环境中验证的产品”将需要更长的时间,他说——至少要到2013年的几个季度。

他说,使用下一代测序的优势在于,许多不同类型的标记可以组合到一个面板上。

例如,从长远来看,他的团队计划将线粒体DNA标记与核DNA标记结合在一起。他说,目前,研究人员在不同的应用中使用不同的标记,比如亲子鉴定或个案调查。

他说:“PGM允许我们在一个(面板)中查看所有这些标记。”“这是传统方法不具备的优势。”

此外,鉴于法医样本通常是“珍贵的”,这样的小组将允许研究人员“从样本中获得尽可能多的信息”。

宾夕法尼亚州立大学(Pennsylvania State University)法医学主任米奇·霍兰德(Mitch Holland)也在寻求将下一代线粒体DNA测序应用于法医学。去年,他的团队发表了一项研究证明了罗氏454 GS Junior在分析线粒体基因组高变区1方面的潜力。

从那时起,他将这项工作扩展到包括高变量区2,现在也在测试Illumina MiSeq平台,并计划发表一项比较这两个平台的研究。

Holland解释说,下一代测序比Sanger测序具有更好的鉴别能力,因为它能够检测到微小的变异。这不仅提高了检测的灵敏度,而且使以前过于复杂的样品得以分析。他说,含有混合DNA的样本通常不能通过桑格测序来解开,但可以用下一代测序来分析它们。

在去年的研究中,Holland的团队通过Sanger和454测序评估了25个不同的样本。两种方法都只能在其中一个样本中检测到一个异质变异,该样本的异质变异出现频率约为20%。然而,454测序能够在另外10个样本中检测到低于Sanger测序检测限度的异质性变异。在这些样本中,微小变异的水平在0.33%到4.5%之间。

Holland的团队还证明了454既可以检测异质性,也可以反褶积线粒体DNA的混合物。

尽管GS Junior平台取得了良好的效果,但Holland表示,该平台在均聚物区域存在一些问题,因此团队目前正在对MiSeq进行评估。

“我们最初选择454平台是因为读取的长度,”他说按顺序.但是,他补充说,“虽然454提供了可靠的数据,但它确实存在均聚物问题,而线粒体基因组中有相当多的均聚物。”

Holland补充说,目前,他的团队坚持分析线粒体基因组的目标区域,如HV1和HV2,因为分析整个线粒体基因组对于病例样本通常是不实际的。

“一个几厘米长的小毛干片段,你不会得到一个完整的基因组,”他说。

SNP-Based面板

与此同时,耶鲁大学Kenneth Kidd领导的另一组研究人员正在验证一组snp,将用于即将推出的用于人类识别的离子激流面板。

生命科技公司目前通过其离子社区网站为早期访问用户提供了一个版本的面板,其中包括大约130个snp,其中包括基德团队在《科学》杂志上发表的92个snp人类遗传学在2010年。

该公司计划在明年发布一套商业套件,对最初的面板进行改进。

额外的snp,如Y染色体上的snp,以及其他snp被添加到最后一组中,“因此,如果一个人测试所有130个snp,那么其他人拥有或曾经拥有这种特定基因型的可能性就微乎其微了,”基德说按顺序

他说,该小组也适用于世界上任何人群,“因此它成为一种极其强大的工具——比目前的法医标记要强大得多”,后者在不同人群中有不同的频率。

除了个体鉴定面板,Kidd还与Ion Torrent合作研究祖先SNP面板和表型SNP面板。祖先小组将基于他的小组在2011年发表的一项研究调查遗传学在119个群体样本中的4800多人中验证了128个snp。

基德说,他仍在改进这组祖先snp。祖先小组的一个应用是在依靠失踪人口名单来帮助识别人类遗骸的情况下。例如,如果有一份1000名失踪人员的名单,而祖先小组可以说人类遗骸是东亚血统,那么名单上可能只有少数人具有东亚血统的背景。他说:“这对确认尸体身份有很大帮助。”

基德说,表型面板将包含已知的皮肤、眼睛和头发颜色的snp。此外,他说,其他研究人员正在试图识别与面部结构相关的snp。

审判下一代

从下一代测序中获得的DNA证据尚未在法庭上使用,但宾夕法尼亚州立大学的霍兰德说,他认为该领域正朝着这个方向快速发展。他认为第一个出现在法庭上的应用将是线粒体DNA测序。

他说:“从历史上看,mtDNA测序在法医中是用桑格测序完成的。”“社区对测序很熟悉,所以转移到下一代不会有太大的飞跃。”

另一方面,STR概要分析评估STR的长度,因此迁移到下一代引入了一种分析这些标记的新方法。他说,基于snp的面板提供了一种新技术和尚未在法庭上使用的新标记。vwin德赢ac米兰合作

霍兰德预计,基于ngs的线粒体测序最快两年内就可以在法庭上使用。

基德还认为,下一代测序技术引入法院系统只是时间问题。下一代测序产生的数据要想在法庭上被接受,就必须同时通过所谓的“弗莱标准”和“道伯特原则”,这两项裁决规定,该方法应该被科学界接受,并建立在强有力的科学原则基础上。

个别法医实验室是否能够采用这种技术是另一个问题。vwin德赢ac米兰合作霍兰德说,他看到人们对这个社区越来越感兴趣。成本分析仍然需要进行,但他认为使用NGS进行mtDNA检测的成本可以与目前基于桑格的检测方法相当,如果不是更便宜的话。

此外,测序成本继续下降,随着台式测序仪的可用性,资本成本现在足够低,许多实验室可以负担得起机器。

霍兰德预计,采用该技术的主要障碍将是数据存储。他说,下一代测序“产生了大量(法医科学家)不习惯看到的数据”。而且“因为这是一个法医环境,你不能就这么把东西扔掉。”

他说,因此,找出具有成本效益和安全的方式来存储和管理数据将至关重要。

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