荧光标记LDR-PCR复合扩增方法对高度降解DNA检材的SNPs分型研究

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前言:   法医DNA分析技术的应用与发展,有力地提高了法医实践中个人识别和亲子鉴定的能力,已经成为法医学领域中最为基本和重要的技术,并且在世界范围内得到广泛认可和应用。同样,DNA分析技术也面临着诸多挑战,尤其是在实际检验过程中,法医鉴定人员有时要面对高度降解的生物学检材。   为了解决高度降解DNA检材的个人识别难题,许多实验室采用缩短靶DNA片段的扩增子长度这一基本策略,其中最具代表性的就是miniSTR技术。但是受STR核心重复序列固有片段长度的限制,大多数STR基因座的聚合酶链反应(polymerase chain reaction,PCR)扩增产物长度集中介于100bp~200bp,对于小于100bp的DNA片段,miniSTR技术尚不能提供足量、可靠的遗传学信息。   单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms,SNPs)是指特定核苷酸位置上存在两种不同的碱基,每种基因型在群体分布频率不低于1%。由于其多态性存在于单个碱基上,PCR扩增产物长度能够大幅缩短,又因其具有分布广泛,突变率低等特点,SNPs检测在降解检材的个人识别中逐渐引起法医学者的重视。   近年来,一种基于连接酶检测反应(ligase detection reaction,LDR)的SNPs分型技术得到迅速发展,为解决降解DNA法医学分析难题提供了新的契机。LDR中寡核苷酸探针在设计时需保证能与靶序列特异性地杂交,并且不能影响后续的连接反应,所以对探针长度要求并不是很严格,数十个核苷酸即能满足需要;此外,对于双链DNA的单链缺口,DNA连接酶的识别和连接反应具有高度的严谨性,适合应用于法医学降解检材的DNA分析上。目前对降解检材DNA应用LDR技术进行分析只能实现对4个SNPs位点的复合分型,尚不能满足法医学个人识别的要求。因此,本研究尝试构建一套基于LDR的荧光标记PCR复合扩增体系,能够实现对8个SNPs位点进行分型检测,提高其法医学个人识别力,同时探讨对福尔马林固定石蜡包埋组织(Formalin Fixed and Paraffin Embedded Tissues,FFPET)中降解DNA的分型的可行性,为解决高度降解DNA法医学分析难题提供新的策略。   材料和方法:   1、中国北方地区汉族个体末梢静脉血样,枸橼酸钠抗凝;选取一具冰冻尸体的脑、肺、心肌、肾和肝组织块按常规方法制作FFPET,同时取尸体心腔血液作为阳性对照。   2、酚/氯仿法提取血液DNA,二甲苯脱蜡法和Chelex-100法提取FFPET检材DNA。   3、选择8个SNPs位点(rs10802248、rs10516197、rs10488372、rs2278945、rs4757318、rs4887255、rs4889002和rs9304473),设计合成SNPs位点的LDR探针和连接产物PCR引物,通过连接酶检测反应,PCR扩增和毛细管凝胶电泳(capillary gel electrophoresis,CGE),构建复合扩增SNPs分型体系。   4、对FFPET检材降解DNA分别进行AmpF(l)STR(R) Identifiler(R) PCRAmplification Kit分型检测和荧光标记LDR-PCR复合扩增检测,对两者分型结果进行比较。   结果:   1、经10%中性福尔马林溶液固定3天后所有的FFPET的DNA即发生明显的降解。随着固定时间的延长,降解程度逐渐加剧,并且不同组织类型的降解速率呈现出明显差异。15天后脑FFPET检材DNA片段降解到lkbp以下,心肌FFPET检材DNA在500bp以下,肺脏和肾脏FFPET检材DNA在200bp以下,肝脏FFPET检材DNA在100bp以下。   2、本研究使用荧光标记LDR-PCR复合扩增方法,对不同个体的8个SNPs位点进行一次性分型,每个SNP位点纯合子为单一产物峰,杂合子为长度相差2bp的两个产物峰,对于扩增产物长度有所重叠着,由于使用不同的荧光标记物,能完全实现正确分型。对所有的检测个体的8个SNPs位点进行常规PCR扩增并测序,测序结果与LDR-PCR分型结果完全一致。   3、对于FFPET检材高度降解DNA检材,荧光标记LDR-PCR复合扩增体系能够实现8个SNPs位点的准确分型,AmpF(l)STR(R) Identifile(R) PCR AmplificationKit则无法提供全部15个STR分型结果。   结论:   1、荧光标记LDR-PCR复合扩增方法能够对8个SNPs位点进行一次性分型,结果准确,可靠,是一种简单、高效并且较为实用的SNPs分型新方法,适用于高通量多位点同步检测分型。   2、在高度降解DNA检材的法医学分析方面,荧光标记LDR-PCR复合扩增方法优势明显,具有极大的研究及开发价值。
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