陈火英

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第七章 遗传检测与基因治疗

遗传检测？分子标记辅助筛选？基因诊断？基因治疗？产前检查？DNA 与证据 ?

与 DNA 检测相关社会问题？

遗传检测

遗传检测：对人的 DNA、 RNA 、染色体、蛋白质或者某些代谢物进行分析，以便探测与疾病相关的基因型、突变、表现型或者染色体组型等。

遗传检测和传统的医学检测有两点不同： 遗传检测结果对于病人以及病人家庭的疾病风险估计都

是很有帮助的； 遗传检测可帮助个人决定是否进行医疗保健。

1 概况：

遗传检测的方法

系谱分析（第四章）细胞遗传学检查生物化学检查基因诊断

细胞遗传学检查 染色体检查：进行染色体标本制备、显带、核型分析。 荧光原位杂交（ FISH ）

生物化学检测 遗传病诊断中重要的辅助手段。 基因缺陷引起基因产物蛋白质结构和量的改变，导致细

胞正常结构和功能的异常。 分析方法：电泳技术、氨基酸序列分析、酶动力学、免

疫反应。

表型

DNA

RNA

Protein

Phenotype

分子标记辅助筛选？

分子标记及其优越性

分子标记 指能反映生物个体或种群间基因组中某种差异特征的

DNA 片段，它直接反映基因组 DNA 间的差异。优越性：

在生物体的各个组织、各个 发育阶段均可检测到，不受季节、环境限制，不存在表达与否等问题；

数量极多，遍布整个基因组，可检测座位几乎无限； 多态性高，自然界存在许多等位变异，无需人为创造； 不影响目标性状的表达； 许多标记表现为共显性的特点，能区别纯合体和杂合体 ;

成本不太高。

分子标记的三个阶段分子标记的三个阶段

随着分子生物学技术发展和研究水平的深入，分子标记的发展经历了三个阶段，也称为三代 DNA 分子标记。

第一代分子标记： RFLP ；

第二代分子标记：微卫星（ SSR ）；

第三代分子标记： SNP ；

CA

PA

CIT

Y

1985 1990 1995 2000

DNA Chips

ISSR

AFLPsSSRs

RAPDsRFLPs

SRAP

Advanced in Molecular Markers

???

分子标记的类型和特点

类型（按技术特性分类）

分子标记

Hibridisation-based markers 以分子杂交为基础的 DNA 标记技术（ RFLP 标记、 DNA 指纹技术、原位杂交 ）PCR-based markers 以 PCR 反应为核心的 DNA 指纹技术 （ RAPD 标记、 SSR 标记、 SSLP 标记、 SCAR 标记、 AFLP 标记、STS 标记 ）

Sequencing based markers 新型的分子标记（ SNP 标记、 EST 标记 ）

常用分子标记的类型

（一）限制性片段长度多态性（ Restriction Fragment

Length Polymorphism ，简称 RFLP ） （ 二 ） 随 机 扩 增 多 态 性 DNA （ Random Amplified

Polymorphic DNA ，简称 RAPD ） （三）扩增片段长度多态性 （ Amplified Fragment

Length Polymorphisms ，简称 AFLP ） （四）简单序列重复标记 （ Simple Sequence Repeat, 简称 SSR ）

常用分子标记特点比较

分子标记在植物育种中的应用

分子遗传图谱的构建；遗传多样性与种质鉴定 ;

重要经济性状相关基因的定位 ;

分子标记辅助选择（ Marker-Assisted Selection ） ;

重要经济性状的图位克隆 。

重要农艺性状基因连锁标记的筛选技术

目标基因的标记筛选（ gene tagging ）是进行分子标记辅助选择（ MAS ）育种的基础。用于 MAS 育种的分子标记须具备三个条件：

分子标记与目标基因紧密连锁，一般要求两者间的遗传距离小于 5cM, 最好 1cM 或更小；

标记实用性强，重复性好，而且能够经济简便地检测大量个体；

不同遗传背景选择有效。

一、遗传图谱的构建与重要农艺性状基因的标记

遗传作图的原理 其原理是基于染色体的交换与重组。在细胞减数分裂时，非同源染色体上的基因相互独立，自由组合，而位于同源染色体上的连锁基因在减数分裂前期 I 非姊妹染色单体间的交换而发生基因重组，用重组率来表示基因间的遗传距离。遗传图谱只显示基因间在染色体上的位置，并不反映 DNA 的实际长度。

构建遗传图谱的主要环节：① 根据遗传材料之间的多态性确定亲本组合，建立

作图群体；② 对群体中不同植株的标记进行基因性分析；③ 借助计算机程序构建连锁群。

构建遗传图谱，首先要选择合适的亲本及分离群体，而且亲本之间的差异不宜过大，否则会降低所建图谱的准确度和适用性。

用于分子标记的遗传作图可分为两类：a) 暂时性分离群体，包括 F2 群体、 BC 等； b) 永久性分离群体，包括重组自交系群体、加倍单

倍体群体等。

F2 BC1 DH RIL

群体形成

F1 自交后代

F1 回交后代

F1 花粉分化个体

F2 个体自交后代

性状研究对象 个体 个体 品系 品系

准确度 低 低 高 高

需要群体规模 大 大 中 中

分离比例 1:2:1 或3:1

1:1 1:1 1:1

不同作物群体的特点

作物 MAS 育种

标记辅助选择（ marker assisted selected ， MAS ）是指与特定的数量性状相关的遗传标记为工具，以标记信息作为辅助信息，对该数量性状进行选择，以在育种中获得较大的遗传进展。

分子标记辅助育种技术，借助于目标基因与某个分子标记紧密连锁，通过对分子标记基因型的检测，就能获知目标基因的基因型。利用分子标记对个体进行目标区域以及全基因组筛选，可加速回交育种进程，克服不利连锁累赘，获得期望的个体，达到提高育种效率的目的 。

P1 x P2

{

RILs (220)(S6)

P1 x CML247

F2 (240)

F3 (240)

QTL MappingDrought {

BC1F1 (400)

MAS

Line improvement for drought: MAS schemeLine improvement for drought: MAS scheme

Trait transfer (MAS)Trait transfer (MAS)MappingMapping

{Testers

CML 254 and 274

Field evaluations

BC2F1 (2200)

MAS

BC2F2 (2200)

MAS

BC2F3 (2200)

MAS

BC2F4

F2 (240)

F3 (240)

QTL MappingDroughtLow N

QTL MappingDrought

供体 受体

RR Rr rr (1-P)2 2 2P(1-P) P22

M

R

m

r

M

R

m

r

目标基因与 DNA 标记间的遗传距离为p

亲本中 DNA 标记的带型

F11 杂种中 DNA 标记的带型

在 F22 分离群体中分子标记类型

即 MM,Mm,mmMM 类型的分子标记所代表的目标基因型及其频率

利用

MAS的遗传基础

（以RFLP

为例）

M—抗性标记 R—抗性基因m—感病标记 r—感病基因

提高分子标记的筛选效率

（一）多重 PCR 方法（二）用相斥相分子标记进行育种选择（三）克服连锁累赘（四）降低 MAS 育种的成本

标记辅助选择应用

设在菲律宾的国际水稻研究所已经获得了分别聚合多个抗稻瘟病和抗白叶枯病基因的水稻株系；美国已经把在玉米上鉴定到的与产量有关的数量性状基因座位转移到了不同的自交系中，由这些自交系组配的杂交种的产量比对照杂交种提高 15% 以上。 Tinsley等 (1989) 通过计算机模拟，在番茄上利用分子标记进行回交选择，仅 30 个单株进行 3 代回交就选到了回交亲本类型的材料，而常规方法则需要数百个单株，回交 6-8 代。

MAS 与表型选择的比较

可以进行早期选择，加快育种进度；区别较细微的差异，如多位点控制的数量性状，直接选择困难；可同时对几个性状进行选择。

MAS存在的问题

标记信息的丢失。标记并不是基因，由于重组使标记与基因分离，导致选择偏离方向。QTL 定位和效应估算的不精确性。上位性的存在。由于 QTL 与环境、 QTL与 QTL 间存在互作，导致不同环境、不同背景下选择效率发生偏差。QTL 筛选与育种过程相脱离。

发展饱和的遗传图谱，寻找与目的基因紧密连锁的两侧标记，提高基因型与表现型的一致性。从全基因组水平上对 QTL 展开研究，包括 QTL 的数目、位置、效应以及 QTL 与 QTL 间、 QTL 与环境的互作、 QTL 的一因多效性等，充分发掘 QTL 的信息，选择最佳组合进行标记辅助选择。QTL 筛选与品种选育过程相结合，如选择商业品种作为作图亲本之一，或利用回交高代 QTL 方法将筛选与育种同步进行。将常规选择与标记辅助选择相结合，针对不同性状的特点，研究高效的选择方法。各研究机构的良好合作也是 MAS 成功应用的重要基础。

MAS 成功应用？

基因诊断1. 基因诊断的一般概念

对受检者的某一特定基因或其转录物进行分析和检测，从而对相应的疾病进行诊断。2. 意义

基因诊断的问世标志着疾病的诊断从传统的表型诊断步入了基因型诊断的新阶段，代表了诊断学领域的一次革命。3. 内容：

DNA诊断 : 检测特定基因的 DNA序列中所存在的点突变、缺失和插入等变异情况，及特定 DNA的拷贝数。分析静态的基因结构。

RNA诊断 : 对待测基因转录物（ RNA）进行定量，检测其剪接和加工的缺陷，以及外显子的变异等等。分析动态的基因表达。

4 4 基因诊断的特点基因诊断的特点高度特异性

分子杂交等，严格的碱基配对高度精确性和灵敏度

同位素或其它标记技术，样品量 pg级，单细胞检测病原体、不受抗菌素影响 ; 早期诊断、产前诊断基因转录活性状态

5 基因诊断常用方法直接诊断

• 限制行内切酶片段长度多态性 (RFLP)

• 聚合酶链反应 (PCR)

间接诊断• 多态性连锁分析• DNA 芯片

基因诊断（ Gene Diagnosis ）

G 到 T一个碱基的改变，决定了一个人的命运

• 出生 23 个月的婴儿就出现皮疹、便血等病状，患上了罕见的原发性免疫缺陷病。

• DNA 序列分析，证实了小皓珩WAS 蛋白基因的 1388 位核苷酸由 G 突变为 T ，使编码谷氨酸的密码GAG 突变为终止密码 TAG 。

• WAS 蛋白突变为无功能的 WAS蛋白，导致患儿血小板减少，淋巴细胞形态和功能异常。

• 希望： WAS目前已经可以用骨髓移植或干细胞移植根治。

通过从患者体内提取样本(DNA)用基因检测方法来判断患者是否有基因异常或携带病原微生物的方法，就是基因诊断。

传统与基因诊断的比较

传统的诊断• 望 问 听 触——经验• 化验 /检验——微生物、免疫学、生物化学、病理学等对细胞、组织、酶、代谢物等检测

• 影像学— X线、 B超、 CT、核磁共振、内窥镜等

• 特殊检查—肌电 /脑电 /心电、骨密度等。

基因诊断• 应用分子生物学方法：如

PCR 技术或 PCR 与分子杂交标记。

• 主要应用于• 先天遗传性疾患（苯丙酮尿症、血红蛋白病）；

• 后天基因突变引起的疾病（肿瘤、糖尿病）；

• 病原生物的侵入（流感、肝炎、艾滋病）；

• 个体识别、法医物证。

基因治疗（ Gene Therapy ）

基因治疗是将正常的外源基因导入靶细胞中以弥补靶细胞所缺失或突变的基因、或抑制异常表达的基因。目前，基因疗法的对象：

基因病、肿瘤、心血管病、糖尿病、血友病、严重贫血、关节炎、爱滋病等 15 种以上疑难顽症。基因治疗人类遗传性疾病 ,仍在探索阶段。

基因治疗的策略

原位修复 ( 基因修复）对有缺陷的基因在原来位置上进行修复，使该基因恢复正常。

基因替代疗法治疗策略是切除发生缺陷的基因，再转入有功能的正常。

基因增强将目的基因导入靶细胞，目的基因的表达产物可以补偿缺陷细胞的功能。

基因抑制导入外源基因以抑制原有的基因，目的在于阻断有害基因的表达。

基因治疗的基本方式

回体法（ ex vivo ） 在体外将目的基因导入细胞内 ,再将这种细胞回输给病人

。在体法（ in vivo ）

将外源基因直接导入体内有关的组织器官。

基因治疗的应用

转入功能基因（单基因遗传病） 血友病 B 薛京伦等用逆转录病毒载体将 IX 因子的 cDNA

转入血友病 B 患者的皮肤成纤维细胞，再回植患者皮下，患者凝血因子 IX 的表达明显增高，症状得到改善。

重症综合性免疫缺乏症（ SCID ） 腺苷脱氨酶（ ADA ）缺乏症是常染色体隐性遗传的致死

性疾病，患者由于 ADA 缺乏导致脱苷腺氨酸增多，改变了甲基化能力，致使淋巴细胞受损，从而导致免疫缺陷。

1990年，首次将 ADA 转基因 T淋巴细胞注射到人体骨髓组织（患有－－腺苷脱氨酶（ ADA ）缺乏症的 4 岁儿童） ，治疗 SCID 。

案例 - 地中海贫血症

地中海贫血的基因治疗地中海贫血是由于 α与 β 两类珠蛋白基因表达失衡而引起的遗传性溶血性疾病，其中 β地中海贫血危害较严重。地中海贫血一直是遗传性疾病基因治疗的重要目标之一。世界卫生组织已将血红蛋白病 (包括异常血红蛋白与地中海贫血 ) 列为严重危害人类健康的疾病之一。据估计，全世界至少有 1． 5亿多人携带血红蛋白病的基因。从近 20年来，我国 28省、市、自治区近 100万人口的流行病学调查资料来看，异常血红蛋白的发病率为 0． 33％， α-地中海贫血的发病率为 2． 64％， β-地中海贫血的发病率为

0． 56％，尤其是地中海贫血，已成为我国西南与南方某些地区的严重公共卫生问题。

地贫的诊断主要依据临床表现、实验室检查和基因诊断。地贫的临床表现呈多样性，轻者本人多无自觉症状而不易察觉，常因体检时发现轻度贫血或家系分析时才诊断。重型 α地贫胎儿，又称 Bart's水肿胎，因 4个 α 基因全部缺失， α珠蛋白链不能合成，常于怀孕中期开始发病，表现为胎儿全身水肿，心脏畸形，体腔积液，胎盘巨大而水肿，多于怀孕晚期死于宫内。即使能怀孕至足月，也多于出生后数分钟内死亡，而且孕妇常合并妊高征，胎盘早剥，子痫抽搐，产时或产后大出血等产科危重并发症。另一种次严重的 α地贫，又称血红蛋白 H 病，与重型 β地贫表现相似或贫血症状稍轻，这两类地贫在胎儿期无特殊临床表现，可以怀孕至足月分娩，出生时与正常胎儿几无分别，多于生后 6 个月左右开始发病。表现为进行性溶血性贫血，血色素可低至 2-4g/dl ，肝脾肿大，脸色萎黄，苍白无力。此病目前国内外尚无有效的治疗方法，仅能依靠输血维持生命。由于极易发生各种并发症，多于青少年期死亡，给家庭和社会带来沉重的负担。

案例 - 地中海贫血症

轻型地贫患者无需特殊处理，主要是针对重型地贫，需进行 产前诊断 。未在婚前进行有关地贫检查的夫妇，要求怀孕后早筛查，早诊断，确诊后流产是目前防止重型地贫胎儿出生、保障母体安全的唯一办法。对遗传咨询后确认为高风险地贫胎儿时，应尽早通过羊水穿刺或绒毛取样后，进行 基因检测 ，可诊断地贫胎儿的基因型。

转基因治疗的问题与危险性

有效的目的基因过少；安全性 : 导入的基因缺乏调控手段；有效性和稳定性：缺少高效和导向的载体系统；目前人们多重视分子水平的研究而忽略了整体研究，对整体宏观水平缺乏了解。

1999 年 9 月 17 日，美国 Arizona 州18岁的青年格尔辛格在宾夕法尼亚大学人类基因治疗研究所接受基因治疗4天后不幸死亡，成为基因治疗实施以来第 1个直接死于这种试验的病人。

创建遗传病的动物模型

意义• 研究癌症基因的致病机理；癌症基因表达的调控过程；新药物疗效；

• 研究基因治疗的良好材料。 目前已建立了人类的动脉粥样硬化、镰刀形红细胞贫血、初期老年痴呆症、自身免疫病、淋巴组织生成、真皮炎及前列腺癌等遗传病的动物模型。

在猴子的未受精卵中加入附加基因（如老年性痴呆病的基因、帕金森病基因等），并利用它成功培育出健康活泼的小猴“安迪”。 加快针对这类疾病疫苗的开发研究。

通过研究“基因敲除”的小鼠将帮助研究人类的癌症、糖尿病和高血压等慢性疾病与遗传的关系。

产前检查

遗传病具有垂直遗传、“终身性”、”难治性”等特征。对遗传病而言，经产前诊断终止妊娠是防止遗传病患儿出生、减少群体中致病基因频率的最为有效的手段。

产前诊断的对象

具有遗传病家族史，高危携带者孕妇或高危胎儿孕妇；夫妇之中有染色体畸变，或曾生育过病患儿的夫妇；35岁以上的高龄孕妇；夫妇之一有先天性缺陷；有不明原因的习惯性流产史的孕妇；羊水过多的孕妇；夫妇之一有致畸因素接触史的孕妇。

产前诊断的方法

非侵袭性方法 包括孕妇血清与尿液检测、 B超检查、 X线、 CT 及

核磁共振等。侵袭性方法：不同孕周阶段采取不同的方法。

羊膜腔穿刺法 绒毛取样法 脐穿刺法 胎儿镜检法

产前诊断新进展

分离孕妇外周血中的胎儿细胞植入前基因诊断分离孕妇血浆中的胎儿 DNA

DNA 与证据

知识点：DNA 检测能鉴定人的身份DNA纹印已经有专门的数据库DNA纹印在法庭上可作为证据通过 DNA 检测可确定其祖先（世系）在美国，任何人可以有权拒绝给警方提供 DNA 样本

DNA纹印应用到 3种 DNA 多态性方法：微卫星、短串联重复（ STRs ）和单核苷酸多态性 (SNPs)

DNA取证常用的技术：限制性片段长度多态性（ RFLP）和聚合酶链式反应（ PCR ）为以上检测提供的 DNA样品来源：口腔棉球、唾液、精液和血液等每个检测都可用于分析 DNA ，然后与其他样品进行对比分析。

案例： DNA 检测威胁到受害者

通过 PCR 等可以对犯罪现场的毛发、血样、组织等都可以进行DNA 检测。

以前通过指认等方式判断的案件如果重新申诉，罪犯有望洗脱罪行。

DNA 是如何检测的？

DNA纹印的来源：英格兰， 1975年， Dr. Alec Jeffreys比较来了自许多人的 DNA纹印，他称之为 DNA 指纹图谱。之后运用于一个谋杀案，最后被世界各国采纳。

什么是 DNA 纹印？

最初的 DNA指纹技术为多位点 DNA指纹技术，又称限制性片段长度多态性技术 (RFLP-第一代遗传标记 )。 1980年，研究人员发现特定长度 DNA 序列的多态性，称之为微卫星 (SSR- 第二代 ) ，其为 10-100bp重复序列。短串联重复序列，比微卫星更短，在人类染色体分布广泛。随着对人类基因组认识的加深，可以检测单个基因位点【单核苷酸多态性（ SNPs） -第三代】，又称 DNA纹印技术。

有的人吸烟喝酒却长寿，也有人自幼就病痛缠身；同一种治疗肿瘤的药物对一些人非常有效，对另一些人则完全无效。这是为什么？

答案是他们基因组中存在的差异。这种差异很多表现为单个碱基上的变异，也就是单核苷酸的多态性（ SNP ）。SNP 成为第三代遗传标志 , 人体许多表型差异、对药物或疾病的易感性等等都可能与 SNP 有关。

RFLP

RFLPRFLP 方法的原理方法的原理限制性内切酶识别并切割。限制性内切酶识别并切割。突变导致缺突变导致缺失或产生新的限制性酶切位点。若这种失或产生新的限制性酶切位点。若这种突变只发生在同源染色体中的一条上，突变只发生在同源染色体中的一条上，另一条染色体正常，用限制性酶酶切后，另一条染色体正常，用限制性酶酶切后，据据 DNADNA 片段的带型，就可以鉴别出一片段的带型，就可以鉴别出一对同源染色体的差异。用来自这个染色对同源染色体的差异。用来自这个染色体区段的体区段的 DNADNA 作杂交探针，进行作杂交探针，进行SouthernSouthern 杂交分析，可以鉴别出不杂交分析，可以鉴别出不同的同的 DNADNA 片段。这种差异，称为片段。这种差异，称为RFLPRFLP 。。 RFLPRFLP 变异表现为共显性。变异表现为共显性。

RFLP 是如何操作的？

1. 提取 3 个样品 DNA

2.限制性酶切3. 上样（将酶切产物放入琼脂糖凝胶孔）

4. 电泳（电压使 DNA片段迁移，根据片段大小而分离）

5. 小片段跑得快在下面，大片段跑得慢在上面

6. 通过洗片拍照等使得肉眼可见，并根据结果进行分析

PCR 是怎么工作的？

PCR 利用少量的 DNA 产生纹印，原理类似细胞内 DNA 的复制。DNA 在 PCR 过程中，每循环加倍 DNA 的量，并重复许多个循环。就是说，单个 DNA 片段可被扩增出几百万个拷贝。

PCR 过程

DNA 合成的每个循环都涉及三个步骤 ( 变性、引物复性、延伸 )

(1) 变性： 反应液被加热到 90℃ 以上，双链不再稳定， DNA 分子分开成为单链。

(2)引物复性：反应液被冷却到能使引物结合到单链DNA

的温度，不允许原来双链重新在两个模板链间结合，这个过程称为复性。

(3)延伸： 延伸温度应当是 DNA聚合酶活性最高时所需温 度 。 对 Taq DNA 聚 合 酶 而 言 ， 延 伸 温 度 为72℃ 。 DNA聚合酶由引物位置引导，以单链 DNA 作为模板拷贝两个引物之间的靶序列。 PCR 进行 20 ～ 40 个循环的扩增，循环次数取决于模板DNA 中靶序列的丰度。

单个循环

PCR 多个循环

如何将 STRs 用于 DNA 纹印？

每个 STRs都是由 2 到 9 个核苷酸组成。每个等位基因，特定的 STR 包含独特的重复拷贝数。如下图：

等位基因 1 仅 1 个 AGA拷贝，等位基因 2 含有 3 个AGA ，第三个却含有 5 个 AGA拷贝。

许多 STR 等位基因的分析能展示群体中这种等位基因特定的组合频率；

不同的群体对于相应的等位基因可能具有不同的频率；

组合的频率显示为分析的等位基因越多，组合在群体中会越来越少。

DNA样本的来源

DNA 纹印可采集于非常微小的 DNA样本，可能来源：单根毛发、信封封口处、牙刷、烟头、邮票后面干了的唾液等；

犯罪的证据包括凶手、绳子、损坏物、碰撞 - 逃跑事故等；

纹印也包括来自非常古老的 DNA样品，超过 2400年的木乃伊都可以提供 DNA 纹印。

DNA 纹印样品来源

面罩、血滴、衣物、毛发、喝过的易拉罐、牙齿、邮票、骨头等

DNA取证什么时候进入法庭的？

科学证据并不一定能够轻而易举的获得法律的认可，人们常会区分一下什么样的科学是好的科学、什么样的是垃圾科学。只有通过人们的认可，方能进入法庭。

第 一 个 DNA 取 证 案 例 来 自 1983 年 的 英 格 兰（ Narborough Village Murders ）。

美国的第一例在 1989 年关于 People v. Castro 进行的两起谋杀案。

分子法医学在 90年代才进入我国。

美国运用 DNA取证情况

每年约 10 ， 000 个案件需要用 DNA取证技术75% 是关于性犯罪每年约 20,000 个民事案件需要 DNA取证分析关于可靠性：在 CODIS 中（ Combined DNA Index

System ，联合 DNA 检索系统），如果两个人拥有13 个相同等位基因的几率是： 1/100trillion

而人类人口实际只有 6.6billion 。

DNA 纹印在法庭是如何运用的？

科学知识和技术在民事、刑事方面的应用称之为取证。各国警察都可以在自己的犯罪分析实验室、私人实验室，如FBI 等有自己的实验室。在犯罪现场，采集有机物材料并提取 DNA ，包括如血滴、毛发、皮肤碎片等各种来源。其纹印与受害者和相关嫌疑人的纹印进行对比，如右图：

通常以 13 个短串联重复（ STRs ）板作 DNA纹印联合 DNA 检索系统（ CODIS ）板常被用于执法和其他部门以比较 DNA纹印。

来自 CODIS的 STRs 检测 DNA样品以获得 DNA纹印；

如果嫌疑人的纹印与作案现场采集的证据不匹配，则是清白的，若匹配则是罪犯；

在较难断定的案件中，约 30% 的人是通过 DNA纹印结果认定其是无辜的。若没有这项技术，法官的判断就非常的困难。

美国的 DNA 数据库

美国联邦调查局（ FBI ）自 1998年开始将 DNA 纹印和来自获刑重罪犯的 DNA样品进行归类，此数据库已经包含超过 1,700,000份纹印。部分州大量收集DNA 纹印及罪犯DNA样品以增大库容量，官方对其解决犯罪寄以厚望。以 Virginia 为例，从犯罪现场采集的证据进行对比DNA 纹印使得超过 1600 个案件得以告破，而这些罪犯一开始并不包含在嫌疑人内。由此可见DNA 数据库在取证方面的重要性。

DNA 纹印在法庭之外的用处

生物历史学家利用 DNA 分析名人甚至无名氏的尸体及尸体部位以确认身份。用于战争、军事行动中大量的死者； 9.11袭击中的受难者；或地震、飓风、泥石流等灾害中的死难者的遗体鉴定。另外一个重要应用就是亲子鉴定，这要求具有 100% 的准确率。

亲子鉴定 ?

亲子鉴定的基本原理是：人类基因组是一个结构十分稳定的体系，同时又是一个变异的体系。在长期的进化过程中，基因组 DNA 的序列不断发生变异。这些变异有些被保存下来，导致了不同种族、群体和个体间基因组的差异和多态性，除同卵双生子外，没有两个个体基因组是完全相同的。目前，这种技术可以广泛应用于医学、法医学等各个领域。

目前亲子鉴定主要是检测 STR 等位基因，对血液、头发、指甲、脱落的上皮细胞、精斑、血痕、羊水、绒毛等做鉴定，均可得到一个人准确的基因型，所以还未出生的胎儿就可以利用孕妇羊水做鉴定了，使用该技术进行亲子鉴定，肯定概率可达 99.99％以上，否定生物学父亲的准确率则更高。

案例：亲子鉴定的 DNA 纹印请问这个孩子是不是他父亲生物学的儿子？

看图分析是 or 不是？ 答案：是

DNA 纹印能追溯祖先吗？

答案是肯定的通常有两种方式：线粒体 DNA 检测 线粒体仅存在于细胞质，卵子有而精子没有细胞质，所以线粒体只能通过母亲传给下一代。线粒体含有少量 DNA ，这是父亲不具备的。在线粒体 DNA 发现的序列差别提供了一系列的标记称之为单体型，每个人的单体型与其母亲一致，所以通过比较单体型可追溯母系祖先。

Y 染色体检测 Y 染色体的单体型被用于追溯父系祖先，因为只有男性具有 Y 染色体，由此可以建立家谱。

母系家谱和父系家谱

DNA取证在法律和道德方面的问题

如果被要求提供 DNA样品，你可以拒绝吗？ 一般是可以拒绝的，但如果你不遵守，警察就会调查你。谁必须为 DNA 数据库提供 DNA ？

美国大多数州要求罪犯提供 DNA样品是合法的。案件被审判许多年后还能采用和检测老的 DNA 证据吗？

在美国是确实发生过。如果是谋杀案，一般是没有限制的，可以通过 PCR扩增出大量的产物用于检测。

案例

1997年 7月 3日一大早，某理发店小老板突然失踪了。除了床上被套和床单上的几滴血痕，哪里都找不到她的人影。转眼到了 10月26日，一村民在整理存放红薯的地窖时发现了一堆白骨 !除此之外，还有尚未完全腐烂的头发及衣服、饰品。这会不会就是那个生不见人、死不见尸的小老板？ 其父母赶去辨认，一看就悲痛欲绝：那是金艳的头发，她离家时穿的也是这些衣服。有关部门立刻成立了专案组。但时过境迁，抛尸现场已无任何痕迹可查，因此，案发现场提取的血痕成了侦破此案的唯一线索与证据，技术破案也就成了唯一的选择。技术人员首先通过对尸骨毛发进行血型分析检验，发现死者的血型为 B 型。可是，床单上有 A、 B 两种血型的血痕，那么可以推断：罪犯的血型为 A 型。专案组决定：对周围地区所有 16~40岁的公民展开地毯式排查。

首先，通过常规的 AB0 血型检验手段，排除非 A 型嫌疑人。然后，用公安部物证鉴定中心的独有产品一一 Gm23 因子 ( 人类血清中免疫球蛋白分子上的一种抗原 ) 检测剂一一再排除。首期排查了 600余人，最后剩下 67名。至此，当地的刑事技术人员已经无能为力了，必须送往更高水平的实验室，利用 DNA 分析技术解决问题。11月 12日晚 10 点，专案组将 3份现场血痕、 67份嫌疑人血样送到了公安部物证鉴定中心。13日，完成了全部 70份检材的处理及 DNA 提取工作，并连夜对现场检材及部分嫌疑人样品进行 PCR一 STR扩增。14日，在对其他嫌疑人样品上机扩增的同时，对前一天的扩增产物进行了聚丙烯酰胺凝胶电泳、银染法检测，但结果不妙——现场检材未能检出谱带 !这就无法与嫌疑人的结果进行对比。看来现场血痕的 DNA存在问题。因为此检材已在炎热的夏天放置了 4 个月之久，血痕组织块中的白细胞 DNA降解太严重 ; 而且，检材载体〈被套、床单〉上有深红色染料，又满是尘土，这些都是 DNA 检验中很难对付的抑制物 ;再则，现场检材量极少，可能提取的 DNA 量不足。 经过讨论，两人决定对现场检材作特殊处理：浓缩和纯化。

15日，对现场检材再次进行扩增、电泳、染色等检验。16日，他们已经完成了全部检材一个位点的扩增，开始集中精力对嫌疑人样品与现场检材样品进行对比，排除了一部分嫌疑人。为了保证排除的准确性，当晚对所有检材进行第二个位点的扩增。17日，做与前一日同样繁重冗长的检验对比工作，并进行第三个位点的扩增。18日，同前日，进行第四个位点的扩增检验。至此，只有嫌疑人的血样与三份现场检材的结果完全相同。依据群体遗传学数据和概率计算，现场血痕是该嫌疑人所留的可能性很大。罪犯开始显现出来。19日，为了保证结果的绝对可靠，他们进行了第五个位点的扩增检验，结果与前日完全一致，进一步说明了现场血痕是该嫌疑人所留。根据鉴定结论，公安机关当日立即传讯了嫌疑人。起初，他百般抵赖，以公安局不掌握线索、不得不广泛采血为精神支柱，拒不承认。可当他听到公安部物证鉴定中心的检验结果后，低下了罪恶的脑袋，承认了犯罪事实。