06 DNA 鑑定原理及運用

法醫室 組長 柳國蘭 組員 呂政鴻

刑事警察局法醫室

聯絡電話 : (02)27569224

刑事鑑識的專業內涵• 刑事血清學• 刑事病理學• 刑事人類學• 刑事昆蟲學• 刑事毒物學• 刑事攝影學• 文書鑑定• 槍彈及工具痕跡

指紋鑑定 影像處理 火災及爆炸物處理 DNA 鑑定 現場重建

DNA 在哪裡呢 ?動物細胞：細胞核 ( 染色體 ) 、粒線體

粒線體動物細胞

染色體

DNA 在哪裡呢 ?

• 植物細胞：細胞核 ( 染色體 ) 、 粒線體、葉綠體

植物細胞粒線體

葉綠體

染色體

DNA 是遺傳物質1. 每個人細胞中的 DNA 都是相同的。

(血液中的 DNA 與在皮膚細胞、精液及唾液都是相同的 )

2. 除同卵雙生子外，理論上，不可能有二個人 DNA 組成完全相同

3. 人類共有 23對染色體（ 22對體染色體與 1對性染色體 --X 、Y）。一條染色體來自父親 ,另一條來自母親。所以細胞核之 DNA 組成一半來自父親一半來自母親

父親的精子 母親的卵

小孩的細胞

DNA 序列的變異 ?• 除同卵雙胞胎外之任兩人間，其大部分的 DNA分子都相同 (99.7%) ，僅小部分的 DNA 分子相異。

• DNA 序列鑑別的方法 序列多型性 : 5’----AGACTAGACATT----3’

5’----AGATTAGGCATT----3’

長度多型性 : 5’--(AATG)(AATG)(AATG)--3’

5’---(AATG)(AATG)--------3’

allele 的數目至少 2個就稱該基因具多型性

應用於 SNP, 粒線體

應用於 STR 鑑定

重 複 DNA 序 列1.約佔人類基因體 (genome) 之 20-30 % 。

2.概分為二類：

相連重複序列 (10%)

分散重複序列 (15-20 %)

ATCG ATCG ATCG ATCGATCG

ATCC

ATCC

ATCCATCC

每個重複單位有長的序列 ,也有短的序列

何謂 DNA-STR 型別 ?SShort hort TTandem andem RRepeats (STRs)epeats (STRs)

1 2 3 4 5 65’-TTTCCC TCAT TCAT TCAT TCAT TCAT TCAT TCACCATGGA-3’3’-AAAGGG AGTA AGTA AGTA AGTA AGTA AGTA AGTGGTACCT-5’

6 5 4 3 2 1

1 2 3 4 55’-TTTCCC TCAT TCAT TCAT TCAT TCAT TCACCATGGA-3’3’-AAAGGG AGTA AGTA AGTA AGTA AGTA AGTGGTACCT-5’ 5 4 3 2 1

THO1 5,6這就是 THO1 基因位的 DNA-STR 型別

STR( 即短的相連重複序列 )- 每個重複單位之長度為 2-7 核甘酸 (or 1-4 bp),

染色體 DNA-STR 型別

他是型別是 12,13( 異型合子 )

人與人之間的相連重複次數是不同的 他的兩條染色體在 THO1基因位都是重複 7次 ,型別為 7,7( 同型合子 )

5

6

目前使用穩定的商用鑑驗盒進行分析

國內外研究論文已發現約 2000 多個具多型性的 STR 基因位

世界各國大都使用商用鑑定盒進行 DNA-STR 型別檢測 ( 例如Powerplex16,Cofiler, Profiler,Identifiler)

本局使用 Identifiler( 包含 15組 STR 及一組性別基因 )

DNA-STR 型別

性別決定基因

XX

親子遺傳法則

父親的精子 母親的卵

小孩的細胞

父親的型別

母親的型別

小孩的型別

父親的精子 母親的卵

小孩的細胞

親子遺傳法則一個家庭的 3個小孩 DNA-STR 型別可能不同 ,最多可能有四種

父親

母親8,12

11,14

形成具個化力之 DNA 指紋

•人類共有 23 對染色體（ 22 對體染色體與 1 對性染色體 --X 、Y ）。

Y 染色體 DNA-STR

• 僅男性才具有• 父系基因遺傳• 同父系血緣男性 ,

若無突變發生 , Y-STR 型別應該相同

Y染色體上 STR 位置

Y STR 鑑定

鑑驗結果表 被害人陰道棉棒 精子細胞層 涉嫌人唾液

DYS391型別 11 11 DYS389Ι型別 13 13 DYS439型別 12 12 DYS389П型別 29 29 DYS438型別 10 10 DYS437型別 14 14 DYS19型別 15 15 DYS392型別 14 14 DYS393型別 13 13 DYS390型別 23 23 DYS 385型別 13 13 鑑驗結論：被害人陰道棉棒精子細胞層 DNA與涉嫌人 XXX之 Y染

色體 DNA-STR型別相同，不排除其來自 XXX或與 XXX具有相同父系關係之人。

備註：同一男性的身體各部位細胞 Y-STR型別相同；父子之間，除

非突變否則 Y-STR型別相同，因此具有相同父系血緣的男性，理論上，其 Y-STR型別相同。

粒線體 DNA( 一 )

粒線體 DNA( 二 )1.高複製數目：粒腺體是細胞內的小胞器，具有少量 DNA ，但1個細胞中含有 10～ 1000 個粒腺體。2.母系遺傳：粒腺體由母親傳給子女，應用母系血緣鑑定（如外祖母與孫女 ,兄弟姊妹 )3.DNA 裂解的檢體：用於 DNA-STR 型別毀壞無法分析（如多年骨骸）。

序基多型 (point/base polymorphism )

….CCAGCT….. …….CCCGCT……

..CC-GCT …. ….CCGGCT….

在同一鹼基的位置上發生替代或缺失

粒線體鑑定是分析其高度變異區 hv1 及 hv2 之序列多型

粒線體之應用與限制• 由於粒線體 DNA 定序技術比體染色體分析技術靈敏許多，研判上要小心。

• 粒線體 DNA 鑑定多為輔助性質，或在體染色體 DNA 鑑定無法成功時，以粒線體DNA 鑑定的檢出優勢，提供重要的鑑定結果。

• 無名屍身分經姐妹或姐弟或兄妹指認時 ,需確認關係

DNA 鑑定於刑事鑑識之應用( 父系或母系鑑定 ) Lineage Markers

體染色體鑑定經過基因重組具高度鑑別力

DNA 個化的鑑定 /親子關係鑑定

Y 染色體鑑定父系遺傳

父系親緣關係鑑定

粒線體鑑定母系遺傳

母系親緣關係鑑定

刑事 DNA 鑑定之主要特色•具個化能力且證明關連性：「人」與「現場」的連結可證明到過現場「人」與「行為」的連結可證明犯罪行為•現場證物種類很多•由微小的斑跡做出可靠的證據•證據經適當保存 ,10 年後亦可鑑驗•數據化資料處理容易，可串聯連續案件•已獲得世界各國司法體系接受

證物種類• 血液或血液斑 • 唾液• 精液或精液斑• 毛髮 (毛囊細胞 )• 組織• 骨頭• 牙齒• 皮膚表面之脫落細胞• 尿液• 其他含有細胞之檢體…

DNA 證物來源• 任何物件上沾留之血跡斑、組織或毛髮• 被害人下體棉棒、內褲、胸罩• 咬痕或舔的部位 • 指甲上微物 • 保險套（使用過）的內面與外面 • 衣物 、口罩、衛生紙、毛毯、被單、枕頭、床單、帽子（安全帽）、絲巾、毛巾或其他類似擦拭物

• 煙蒂、檳榔渣、筷子、牙籤、牙線、飲料瓶(罐 )或杯子的就口邊緣

• 膠帶、綑綁人的繩索繃帶、方向盤• 其他

DNA 證物之來源、位置及限制

比對後發現與比對後發現與某案或某建檔對象某案或某建檔對象 DNADNA 相符相符或或未發現相符者

篩選斑跡篩選斑跡

證物萃取證物萃取 DNADNA

證物證物 DNADNA 定量反應定量反應

PCRPCR反應反應

STRSTR 型別分析型別分析 ,, 與參考檢體比對或輸入資料與參考檢體比對或輸入資料庫庫

個案比對結果或資料庫比對結果個案比對結果或資料庫比對結果

參考檢體萃取參考檢體萃取 DNADNA

PCRPCR反應反應

STRSTR 型別分析型別分析 ,, 與證物比對或輸入資料與證物比對或輸入資料庫庫

證物鑑驗流程證物鑑驗流程

標準檢體鑑驗流程

實驗室鑑定流程

證物 DNA 鑑定流程

找尋可疑斑跡

DNA萃取

DNA 定量

PCR 複製

結果判讀

分析 PCR產物

50ng 0.62ng

0.068ng

0.023ng

0.21ng

1.85ng

5.56ng

16.7ng

搜尋可疑斑跡

DNA 定量分析

DNA萃取

多基因位 PCR反應

結果判讀

資料建檔與搜尋計算型別隨機

重複出現的機率 資料的建檔與搜尋

分析 PCR產物

DNA 定性與定量• 人類 DNA定量及 Y染色體 DNA定量結果

研判選擇最佳 DNA 鑑定方法並決定 PCR反應之 DNA模板量

• DNA 定量結果為男女混合 ,若男女 DNA含量比例懸殊 (超過 1比 10者 ), 因複製反應競爭關係 , 量微者 STR 型別通常無法驗出 ,若仍需檢出量微的男性型別,可直接進行男性 Y染色體 STR仍型別檢測使用 ABI 7900 與 7000

系統進行 real-time定量 PCR

各類生物性跡證 DNA 含量情形• 檢體種類 DNA 含量• 血液 20,000-40,000 ng/ml• 血斑 (1 cm2) 約 200 ng• 血斑 (1 mm2) 約 2 ng• 精液 150,000-300,000 ng/ml•性行為後之陰道棉棒 0-3,000 ng• 毛髮• 含毛囊 (如用拔的 ) 1-750 ng/hair•不含毛囊 (如用剪的 ) 1-12 ng/hair• 唾液 1,000-10,000 ng/ml• 尿液 1-20 ng/ml

1. 一般皮膚脫落之表皮細胞多為無核之角質化細胞，故一般觸摸動作遺留之 DNA非常微量，難以成功檢出 DNA-STR 型別。2.一般汗液所含之細胞量亦很少 ，型別檢出率較低。

要成功進行 DNA-STR 型別分析 , 除了品質佳外 ,至少需約 1

25ng/ml

PCR(聚合脢連鎖反應 ) 複製技術

28cycle 228

引子序列

引子序列

溫度上升到 95 度 ,雙股 DNA 分離

溫度 72度 DNA延伸

溫度下降到 55度 ,引子黏合

利用熱循環儀器之溫度設定來進行複製反應

16 個基因位同時複製

毛細管電泳分離雷色偵測

依據 DNA片段大小進行毛細管電泳分離

DNA圖譜

ABI 3100定序儀

50 分鐘內完成 16個檢體電泳分析

利用 DNA片段長短及螢光標記來分離雷色偵測

相符的訊號

不相同 (排除 ) 的訊號

未檢出足資比對的訊號

信號不足時 ,無法研判型別

未檢出型別

混合型別之分析

比對標準品轉換為數據化型別與標準品 LADDER 比對 ,透過商業軟體轉換為 DNA-STR 型

別

個化鑑定

個化鑑定 -鑑驗結果與結論

刑案證物個化鑑定結果

鑑驗結果表 被害人血液 被害人褲子血跡 嫌犯唾液 D8S1179型別 13,15 11,12 11,12

D21S11型別 30,31.2 30,31 30,31

D7S820型別 11,12 8,11 8,11

CSF1PO型別 11,13 10,10 10,10

D3S1358型別 13,17 15,15 15,15

TH01型別 9,10 7,10 7,10

D13S317型別 9,11 10,11 10,11

D16S539型別 11,13 11,12 11,12

D2S1338型別 23,23 20,23 20,23

D19S433型別 13,15.2 13,13 13,13

VWA型別 14,17 17,18 17,18

TPOX型別 8,8 10,11 10,11

D18S51型別 13,15 11,14 11,14

Amelogenin型別 XX XY XY

D5S818型別 11,12 11,11 11,11

FGA型別 21,26 19,22 19,22

鑑驗結論：本案被害人褲子血跡 DNA與 XXX嫌犯ＤＮＡ-STR型別相同，該型別在台灣地區中國人中分布之機率預估為7x10-20。

異型合子

同型合子

型別重複出現的機率或可能性非常低 ,愈小愈好

STR 基因型比對結果的四種可能• 相符（ Match ）– STR 基因比對結果參考樣品與證物基因型相同。

• 不排除（ Inclusion ）– STR 基因為混合型 ,比對結果參考樣品基因型涵蓋在證物基因型中。

• 排除（ Exclusion ）– STR 基因比對結果參考樣品與證物基因型不同，顯示兩檢體有不同的來源。

• 無法下結論（ Inconclusive ）–鑑定結果無法判斷基因型是否相符。 ( 可能無結果 )

親子鑑定

• 疑父• 疑子• 是否符合親子遺傳法則• PI值計算• 換算機率

父親的精子 母親的卵

小孩的細胞

父親的型別

母親的型別

小孩的型別

父親的精子 母親的卵

小孩的細胞

需符合親子遺傳法則

親子鑑定 親子關係鑑定案例

鑑驗結果表 被害人血液 胚胎 嫌犯唾液

D8S1179型別 13,15 11,15 11,12

D21S11型別 30,31.2 30,31.2 30,31

D7S820型別 11,12 8,12 8,11

CSF1PO型別 11,13 10,11 10,10

D3S1358型別 13,17 15,17 15,15

TH01型別 9,10 7,10 7,10

D13S317型別 9,11 11,11 10,11

D16S539型別 11,13 11,11 11,12

D2S1338型別 23,23 23,23 20,23

D19S433型別 13,15.2 13,15.2 13,13

VWA型別 14,17 14,18 17,18

TPOX型別 8,8 8,10 10,11

D18S51型別 13,15 11,13 11,14

Amelogenin型別 XX XX XY

D5S818型別 11,12 11,12 11,11

FGA型別 21,26 19,21 19,22

鑑驗結論：本案由 STR型別檢測結果，不排除 XXX 嫌犯為被害人胚胎之親生父，其親子關係機率預估為 99.999998﹪。

•機率 (probability) 與可能性 (odds)

親子關係預估機率試算

若僅一組僅一組 STRSTR 型不型不符合親子遺傳定律符合親子遺傳定律是無法排除其親子關係 , 因為可能是突變造成 ,固至少須兩組 STR 型別不符合親子遺傳定律 ,才可排除

DNA證物檢出成功率英國 2005

年 刑事局 2006 年 1-3月竊案

• 血跡斑 70-90％ 80-92％

•煙蒂 54-85％ 65-90％•瓶罐口 20-50％ 50-80％• 所有證物平均 64-80％ 65%

•檳榔渣 95%

英國警方 2005 年 3月統計

DNA 檢體怕什麼 ?

• 乾燥潮溼易使細菌滋生，破壞細胞及 DNA • 防止腐敗1. 血液（液體）檢體需以 4 ℃ 保存2. 組織、 骨頭等易腐敗之檢體以 20 ℃冰存3. 一般乾燥後檢體應存放室溫、通風、乾燥及避免陽光紫外線處

怕濕 怕熱 怕光怕濕 怕熱 怕光

生物跡證保存的要件•生物性跡証保存原則

乾燥、低溫的環境，避免日曬與潮濕環境•包裝

以紙袋包裝，不可使用塑膠袋與膠帶包裝，現場檢體需分別包裝，以免相互污染•封緘

須於紙袋外側進行封緘

生物性跡證之正確包裝

未正確包裝與保存

目前ＤＮＡ鑑定技術的問題• 同卵雙胞胎無法分辨• 多人混和檢體無法鑑驗• 確認所殘留之生物細胞屬性（除血液與精蟲可確認細胞屬性）

• Ｙ染色體無法個化，可排除涉嫌人或縮小偵查範圍

• 無法證明班跡存在的時間點• 十分昂貴—每個簡單型的性侵害案，成本價 NT12000 。

DNA 相符並不等同有罪• DNA 相符需看隨機相符之機率• DNA 相符僅能證明該人曾經留下生物性跡證(曾到過現場 )

•仍需透過交互詰問審視證據與犯罪之關聯性

•但證據不會說謊話 ,事出必有因

敬請指教，謝謝！