生物物证DNA污染的成因与预防

Vol.5 No.3Jun. 2019

生物化工

Biological Chemical Engineering

第 5 卷 第 3 期2019 年 6 月

生物物证DNA 污染的成因与预防

张飞，黎波

（新疆警察学院，新疆乌鲁木齐　８３００００）

摘 要：

生物物证的检验主要是对检材中提取到的ＤＮＡ进行遗传学分析，在分析中主要有两个操作过程容易导致样品污染，一是生物检材的前期处理过程，二是实验室ＤＮＡ的扩增和遗传学分析过程。本文总结了在这两个过程中生物检材污染的具体表现，并提出了避免污染的可行性建议。

关键词：

生物物证；ＤＮＡ；污染中图分类号：D919.4 文献标志码：A

Ｃａｕｓｅｓ　ａｎｄ　Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ　ｏｆ　ＤＮＡ　Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｅｖｉｄｅｎｃｅ

Ｚｈａｎｇ　Ｆｅｉ，　Ｌｉ　Ｂｏ

（Ｘｉｎｊｉａｎｇ　Ｐｏｌｉｃｅ　Ａｃａｄｅｍｙ，　Ｘｉｎｊｉａｎｇ　Ｕｒｕｍｑｉ　８３００００）

Abstract:　Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ｅｖｉｄｅｎｃｅ　ｔｅｓｔｉｎｇ　ｍａｉｎｌｙ　ｃａｒｒｉｅｓ　ｏｕｔ　ｇｅｎｅｔｉｃ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ＤＮＡ　ｅｘｔｒａｃｔｅｄ　ｆｒｏｍ　ｓａｍｐｌｅｓ．　Ｔｈｅｒｅ　ａｒｅ　ｔｗｏ　ｍａｉｎ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ，　ｏｎｅ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｐｒｅ－ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｏｆ　ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ｓａｍｐｌｅｓ，　ｔｈｅ　ｏｔｈｅｒ　ｉｓ　ｔｈｅ　

ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ＤＮＡ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｇｅｎｅｔｉｃ　ａｎａｌｙｓｉｓ．　Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅｓ　ｔｈｅ　ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ｍａｎｉｆｅｓｔａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ｓａｍｐｌｅ　ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅｓｅ　ｔｗｏ　ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ，　ａｎｄ　ｐｕｔｓ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｓｏｍｅ　ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ　ｔｏ　ａｖｏｉｄ　ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ．

Key words ：　Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ｅｖｉｄｅｎｃｅ；　ＤＮＡ；　Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ

生物物证作为证据物证的一种，主要包括人源性生物物证和非人源性生物物证[1]。人源性物证主要包括骨片、毛发、组织块、血痕等组织器官，精液（精斑）、唾液（唾液斑）、粪便、尿、羊水、呕吐物等分泌物和排泄物，此外还有指纹、唇纹、咬痕、足迹（赤足）等。非人源性生物物证主要有动物、植物、昆虫和微生物等物证，如某些动物的血液（痕）、体液（斑），某些植物的液汁或其斑痕及其提取物等，一些可用以推断死后间隔时间和所到区域的昆虫或土壤中含有的包括各种细菌、真菌在内的微生物等群体。

生物物证技术是在传统法医物证检验基础上发展起来的一门新兴学科，广泛应用于刑事、民事案件的侦查检验、鉴定。该学科涉及生物化学、分子生物学、基因工程、法医学、人类学等多门自然学科[2]。因此，生物物证在自然科学技术发展的基础上，在刑事

案件中对于人源性生物检材的种属认定起到关键性作用。随着DNA 提取技术以及二代测序技术的不断完善，高通量测序在刑事案件人源性生物检材的分析越来越受到重视[3-6]。然而，

在实际生物物证DNA 的提取和检测过程中经常会发生检材污染的问题，无论是勘查提取人员的污染还是分析检验人员的污染都不可避免，严重影响实验结果。本文针对DNA 样品提取分析过程常见的污染进行分析讨论，并提出可行性建议，以期减少检验过程的样品污染。

1 生物物证DNA 的污染

造成DNA 实验污染的因素主要分为外因和内因，外因主要有：（1）自然形成的污染，主要是生物检材暴露在环境中受到杂物的污染；（2）勘察人员在发现、运输、提取时造成的污染；（3）发生在物证流转过程中导致的污染。内因主要有实验室内使用

2018年度自治区本科教育教学研究和改革项目（2018JG006）。张飞（1986—），男，河南息县人，硕士，助教，研究方向：生物物证鉴定。

文章编号：2096-0387（2019）03-0085-03

环境对生物检材的污染是最普遍也是不可避免的，由于勘查人员勘查的是静态的现场，是经过作案人干扰过或作案人处理过的现场，有很多的不确定因素在里面，例如掉在血泊中的烟蒂、带血的手套、水中的衣物、抛弃在垃圾桶中的物证等等，这些生物检材在检测过程中都会受到周围环境的污染和干扰。特别是微生物细胞，或少量的人体脱落细胞等的污染，研究结果显示，至少20个口腔上皮细胞或30个精子细胞检测运用Identifiler plus PCR试剂盒（美国AB公司）检测，可以获得全部分型。因此，越微量的物证越容易被污染。此类污染即使是微生物DNA片段在进行PCR扩增时也会被扩增出来无法去除，导致假阳性结果从而干扰分析。

1.2 生物检材勘查提取过程造成的污染

现场勘察人员徒手提取物证，或使用未经过消毒灭菌的器具提取物证，以及未及时更换一次性手套、剪刀、镊子等情况都容易使样品污染，另外勘察人员使用吸附性较好棉手套提取造成的吸附性污染，现场物证在运输时使用的包装袋混装、包装袋破损泄露、包装袋反复使用，物证袋生产环节出现污染等因素，都可以使检材受到干扰，误导检验结果。

提取过程造成的污染，主要是生物物证在实验室提取检验时，操作人员操作不规范或者环境不达标等。例如物证进入实验室后，检验人员初检不认真，使用不洁器具操作，或者未及时更换PE离心管、移液枪枪头等一次性耗材，未清洗或未按规定更换上样胶垫等，都容易造成样本提取时交叉污染。或者是检测人员在检测过程中不小心将自己的唾液或皮屑混入到检材中，导致“乌龙检材”的出现，也会对检测结果造成影响。1.3 DNA纯化试剂、气溶胶的污染

试剂在配制分装过程造成的污染，尤其是移液器操作不当，最容易造成污染。特别在PCR扩增中最容易导致污染，因为在PCR扩增过程中，扩增的DNA产量是呈指数上升的，经过n个循环的扩增，一个DNA分子的产量便达到2n个拷贝。PCR产物一般为1013拷贝/mL，取0.1 mL即为109拷贝，而1 mg

另一种是气溶胶的污染，主要是由固体或液体小质点分散并悬浮在气体介质中形成的胶体，又称气体分散体系。分散相为固体或液体小质点，其大小为10-3～10-7 cm，分散介质为气体。气溶胶污染的一般原因是离心管管盖松懈导致泄露，在PCR反应中，有高温、低温的周期性循环，高温时，扩增反应液蒸汽溢出，扩增仪顶盖密封不严，多次扩增不断累积，达到足够浓度时造成污染。此类污染难以清除，难以预测[7]。

1.4 核心设备污染

在提取、纯化、扩增生物检材DNA时，常用的仪器设备有高速冷冻离心机、恒温振荡仪、PCR扩增仪、3030XL遗传学分析仪等设备。不按规定及时清洗，造成DNA产物分子级别堆积，形成设备内部污染。比如，有些检验人员在使用PCR扩增仪时，刚扩增完成就急于打开设备取样，由于PCR扩增仪温度还未降下来，反应体系也处于高温状态下，高温膨胀使管盖蹦出，会形成交叉污染。

2 生物检材DNA污染对检验结果的影响DNA污染可能导致假阳性的出现，干扰DNA分型图谱的分析，误导侦查人员。DNA污染可能会产生原本没有的DNA信息，也可能会抑制、消除或完全覆盖原有的DNA信息，从而造成严重后果[7]。比如可能在原本没有犯罪嫌疑人DNA样本的检材上检测出他的DNA，错误地刻画犯罪嫌疑人，导致错误的案件定性，错误地推断作案人数、作案人的性别等。这些都会误导侦查方向，延误破案时间。

3 预防生物检材DNA污染的策略

在生物检材DNA降低污染过程中，要做好“人防”和“物防”两方面的工作，“人防”主要指在现场勘查中进行生物检材提取时，勘察人员首先应树立防污染的意识，首先做好自我保护，做到不污染样品的同时也不让样品污染自己，勘查提取前先戴好口罩、帽子、防护服等必要措施，检查勘查提取工具是否洁净，确保样品在源头无污染，尤其是防止外来人源性污染。检材越微量，

检材越微量，PCR