引用本文
董会, 王晶, 秦翠娇, 张涛, 贾竟, 叶健, 李彩霞, 刘超. 物证袋保存生物检材产生DNA转移问题研究[J]. 刑事技术,2016,41(3): 173-177
DONG Hui, WANG Jing, QIN Cuijiao, ZHANG Tao, JIA Jing, YE Jian, LI Caixia, LIU Chao. An Investigation of DNA Transfer onto Forensic Evidence Package[J]. Forensic Science and Technology,2016,41(3): 173-177  
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物证袋保存生物检材产生DNA转移问题研究
董会1,2,3, 王晶1, 秦翠娇1, 张涛5, 贾竟4, 叶健1, 李彩霞1,*, 刘超2,*
1.公安部物证鉴定中心法医遗传学公安部重点实验室,北京100038
2.广州市刑事科学技术研究所,广州 510030
3.南方医科大学基础医学院法医学系,广州 510515
4.郑州大学基础医学院,郑州 450000
5.新疆生产建设兵团公安局,乌鲁木齐 830000
* 通讯作者：刘超（1963—）,男,湖北十堰人,博士,教授,研究方向为法医遗传学。 E-mail:liuchaogaj@21cn.com.李彩霞（1976—）,女,山西临汾人,博士,副主任法医师,研究方向为法医遗传学。 E-mail:licaixia@tsinghua.org.cn

作者简介： 董会（1990—）,女,河南周口人,硕士,法医师,研究方向为法医遗传学。 E-mail:xinyidonghui@126.com

基金: 国家自然科学基金项目（No.81202384）; 公安部技术研究计划项目（2014JSYJA011）
摘要

目的生物物证在运送至实验室检验时会保存在专用的物证袋中,物证袋转移的DNA越少越有利于检材的检验,本文研究两种物证袋在保存不同种类物证时是否发生DNA二次转移以及其转移率的差别。方法制备样本,模拟密封的塑料物证袋和纸质物证袋提取物证的过程,分别使用常规程序对物证袋和物证进行DNA提取、定量和扩增,并对各项结果进行分析和讨论。实验中使用了3种微量接触类样本和4种非微量接触类样本,样本制备完成后由工作人员通过行走等模拟样本的运输过程,样本直接剪碎进行DNA提取,而物证袋使用两步擦拭法进行前处理后再进行DNA提取。最终使用转移率来比较DNA转移情况。结果实验观察到100 %的样本发生DNA转移,其DNA转移率平均为22.06 %。纸质物证袋和塑料物证袋的转移率有差别（ P=0.023）,纸质物证袋和塑料物证袋的转移率分别为26.27 % 和17.85 %,结论 使用物证袋保存物证的过程中,会发生DNA转移造成潜在的DNA丢失,其转移率在不同类型的物证袋和不同类型的样本之间存在差别,并最终将会对分型结果产生影响。总体上微量接触类样本的转移率高于非微量接触类样本,纸质物证袋的转移率高于塑料物证袋。

关键词: 法医物证学; 二次转移; DNA分型
中图分类号:DF795.2 文献标志码:A 文章编号:1008-3650(2016)03-0173-05 doi: 10.16467/j.1008-3650.2016.03.001
An Investigation of DNA Transfer onto Forensic Evidence Package
DONG Hui1,2,3, WANG Jing1, QIN Cuijiao1, ZHANG Tao1, JIA Jing4, YE Jian1, LI Caixia1,*, LIU Chao2,*
1.Institute of Forensic Science & Key Laboratory of Forensic Genetics, Ministry of Public Security, Beijing 100038, China
2.Guangzhou Forensic Science Institute & Key Laboratory of Forensic Genetics of Guangdong Province, Guangzhou 510030, China
3.Department of Forensic Science, Basic Medical College, Southern Medical University, Guangzhou 510515, China
4. Basic Medical College, Zhengzhou University, Zhengzhou 450000, China
5. Xinjiang Production and Construction Corps Public Security Bureau, Urumqi 830000, China
Abstract

Objective Biological evidential material, enclosed in forensic evidence package, may be transferred onto its package, making the DNA typing less detectable. Therefore, the lower transfer level is better, especially for the trace touch DNA samples. This study aimed to investigate whether the DNA is transferred onto forensic evidence package and the transfer rate between different types of evidential materials and packages.Methods With two kinds of forensic evidence package, the seal-lock plastic bag and yellow paper envelope, three kinds of trace touch DNA, four blood and saliva samples were prepared to simulate the packaging and transporting process. An individual, carrying a suitcase which contained all of the test samples, walked on a treadmill (running at 4 km/h) for 30 min, then went up- and down-stairs for five stories. DNA, extracted from the test samples and the evidence packages, was quantified, amplified and analyzed following the manufacturer’s standard procedures. The transfer rates were compared with two different packaging ways.Results The experiment showed that all of the test samples were transferred onto package at various levels and the average transfer rate was 22.06 %. The two types of packages were observed of significant difference ( P=0.023) for their transfer rates, with those of the seal-lock plastic bag being estimated as 17.85 % and the yellow paper envelope as 26.27 %. The transfer rates of the trace touch samples were higher than those of the blood and saliva samples no matter whether they were kept in the yellow envelope or the seal-lock plastic bag. The loss of recoverable DNA from the samples to the evidence packages ranged from 1.84 % to 67.66 %.Conclusions DNA transfer occurs on the forensic evidence package to crop it, affecting DNA typing. Different types of samples have different transfer rates and so have the evidence packages.

Keyword: forensic biological evidence; secondary transfer; DNA typing

DNA检验技术通过对犯罪现场遗留的生物物证的检验来认定和排除嫌疑人, 在公安办案实践中发挥着举足轻重的作用。检验流程通常包括：取材, DNA提取和定量, PCR复合扩增和毛细管电泳获取STR分型。在生物物证从犯罪现场送至实验室进行检测之前, 这些物证通常保存在物证袋中。罗卡定律指出“ 凡两个物体接触, 必会产生转移现象” [1, 2], 因此在此过程中, 生物物证会转移到物证袋[3]。从犯罪现场收集生物物证时称为一次转移[4], 生物物证从一次转移的载体转移到其他物体或者同一个物体的不同部位称为二次转移[5], 在物证提取的过程中, 会发生二次转移和多次转移现象[6, 7]。自1997 年van Oorschot等首次报道接触DNA 以来[8, 9, 10], 微量接触类生物物证越来越受到关注, 检验量也不断增多, 微量接触类物证是通过皮肤或粘膜接触而形成的一种物证, 此种生物物证已逐渐成为目前我国案件中的主要生物物证检材。关于物证袋产生的DNA转移现象, 尤其在微量接触类检材的研究上, 目前相关报道和研究还很局限, 所以本实验主要针对此现象进行研究。

1 材料与方法
1.1 实验材料

塑料物证袋（12 cm × 15 cm）100个, 纸质物证袋（12 cm × 15 cm）100个, 布片（4 cm × 4 cm）100片, 棉质绳索（10 cm）50段, 塑料绳（10 cm）50段, 棉签100根。剪刀200把, 镊子200个, 物证袋封口膜若干。

1.2 主要仪器和试剂

AmpFLSTR® Identifiler® Plus试剂盒（Applied Biosystems公司, 美国）, M48 QIAGEN® 试剂盒（QIAGEN公司, 德国）, 蛋白酶K（Merck公司, 德国）, QuantifilerTM Human DNA quantification kit（Applied Biosystems公司, 美国）, Thermomixer comfort（Eppendorf公司, 德国）, Mastercycler pro Eppendorf® 热循环仪（Eppendorf公司, 德国）, ABI 3130xl遗传分析仪（Applied Biosystems公司, 美国）, 7500 Real-Time PCR systems（Applied Biosystems公司, 美国）。

1.3 方法

1.3.1 实验质量控制

每次实验进行前, 对实验材料和物证手提箱（40 cm × 30 cm× 15 cm）用70 %的乙醇和0.05 %的次氯酸先后进行浸泡和擦洗, 在无菌的无纺布上进行干燥, 并用紫外灯照射24 h以上[11]。随机选取5片布片, 5段棉质绳索, 5段塑料绳索, 10根棉签, 塑料物证袋5个, 纸质物证袋5个, 然后进行DNA提取、定量、扩增和毛细管电泳, 检测结果均为阴性。

1.3.2 微量接触类DNA样本制备

在下面的样本制备中为了保证结果的可靠性, 所有步骤均采取随机取样和分装的方法进行, 且所有参与样本制备的志愿者和实验人员不参与DNA提取步骤。志愿者手部均匀用力搓捏1块布片30 s[12], 重复此过程共制备20片, 用10个塑料物证袋和10个纸质物证袋将每片布片分别包装。志愿者手部均匀用力搓捏1段棉质绳索30 s, 剪为2小段, 重复此过程共制备20小段, 用10个塑料物证袋和10个纸质物证袋将每段绳索分别包装。塑料绳样本制备过程与棉质绳索相同。物证袋用专用封口膜进行封口。每次样本准备时间间隔24 h以上。所有检材放入物证袋之前干燥24 h。

1.3.3 非微量接触类DNA模板的制备

由志愿者提供的单一来源的唾液[13, 14] 500 μ L和血液[15, 16] 500 μ L, 均放置4 ℃储存备用。取20片布片, 每片涂5 μ L唾液, 干燥24 h后, 放入10个塑料物证袋和10个纸质物证袋中。血液布片样本、血液棉签样本和唾液棉签样本的制备过程与唾液布片样本的制备过程相同。物证袋用专用封口膜进行封口。

1.3.4 检材检验过程

检材制备完成后, 为模拟检材从犯罪现场到实验室的过程, 所有检材水平放置在物证手提箱中。实验人员提起手提箱, 物证袋的水平位置随着手提箱位置的改变而变为垂直, 并手提手提箱, 以4 km/h的速度在跑步机上行走30 min, 行走中手臂自由摆动, 然后上下5层楼梯。最后, 物证箱被水平放置在实验台, 24 h 后进行DNA提取检验。实验过程中, 实验室温度保持为22~24 ℃, 空气相对湿度为50 %[17]。然后用两步擦拭法擦拭物证袋内侧并进行DNA提取, 布片样本直接剪碎进行DNA提取, 棉签样本对棉签棉花部分进行DNA提取, 提取方法均为磁珠法[18], 具体操作参照M48 QIAGEN® 试剂盒使用说明。用7500Real-Time PCR 系统和QuantifilerTM Human DNA quantification试剂盒进行定量。使用AmpFLSTR® Identifiler® Plus试剂盒进行扩增, 取1μ L扩增产物应用ABI 3130XL型遗传分析仪进行电泳检测, 用GeneMapper IDV3.3软件自动分析数据。

1.3.5 数据分析

统计全部DNA定量结果, 结果以转移率的形式呈现。其中, 转移率的计算公式为：转移率 = 物证袋提取到的DNA的量/（物证袋提取到的DNA的量 + 样品上提取到的DNA的量）。所得DNA检测图谱与已知分型结果比对, 以各等位基因峰高大于50 RFU者为有效分型结果。平均等位基因数的计算公式为：平均等位基因数 = 有效分型结果总数/样本数。检出率的计算公式为：检出率=检测到的样本数/样本总数。用统计学方法中的Mann-Whitney U-test[19, 20]和Kruskal-Wallis one-way analysis of variance[21]进行统计学运算。

2 结 果

由于实验过程中存在无DNA、DNA量低于检测限或者DNA损耗等因素, 所以本研究假定实验中DNA损耗量为恒量, 有研究指出, 这些DNA损耗量并不影响转移率[22]。实验中所有样品发生了转移（平均转移率为22.06 %, SD=22.04）。其中, 纸质物证袋中样品的平均转移率为26.27 %（SD=23.27）, 塑料物证袋中样品的平均转移率为17.85 %（SD=20.03）, 所有模拟样本在纸质和塑料物证袋中的转移率有差别（P=0.023）, 从样本均数得出, 纸质物证袋的转移率高于塑料物证袋的转移率。接触类样本与非接触类样本的转移率有差别（P=3.14E-49）, 从样本均数得出, 接触类样本的转移率较高, 其中在纸质物证袋中, 接触类样本与非接触类样本的转移率有差别（P=1.08E-26）, 在塑料物证袋中, 接触类样本与非接触类样本的转移率有差别（P=1.83E-11）, 表明两种材质包装袋均表现为接触类样本转移率较高, 见图1。

图1 微量接触类检材和非微量接触类检材的转移率的不同Fig.1 Differences of transfer rates between the trace touch DNA samples and blood and saliva ones

在模拟的微量手部接触类样本中, 纸质物证袋中样品的平均转移率为52.85 %, 塑料物证袋中样品的平均转移率为36.87 %, 所有模拟接触类样本在模拟纸质和塑料物证袋中的转移率有差别（P=4.62E-5）, 从样本均数得出, 接触类样本在纸袋中的转移率较高, 详见表1。布片, 棉质绳索和塑料绳索在纸质物证袋中的转移率无差别, 但在塑料物证袋中的转移率有差别, 从样本均数得出, 塑料绳索的转移率较高, 详见图2和图3。

表 1 样品在塑料物证袋和纸质物证袋的转移率的比较 Table 1 Comparison of transfer rates between seal-lock plastic bag and yellow paper envelope

图2 微量接触类检材在塑料物证袋和纸质物证袋中转移率的不同（A图为布片, B图为棉质绳索, C图为塑料绳索）Fig.2 Transfer rates of trace touch DNA samples (A: cloth, B: cotton rope, C: plastic rope) onto the seal-lock plastic bag and yellow paper envelope. Plastic bag: seal-locktype, Paper bag: yellow paper envelope

图3 微量接触类检材在塑料物证袋和纸质物证袋之间转移率的比较 （黄色部分为微量接触类检材在塑料物证袋中的转移率的比较P值, 绿色部分为微量接触类检材在纸质物证袋中的转移率的比较P值）Fig.3 Comparison of transfer rates of trace touch DNA samples onto the seal-lock plastic bag and yellow paper envelope（yellow and green parts respectively indicating the p value of transfer rates of trace touch DNA samples onto the seal-lock plastic bag and the yellow paper envelope）

在模拟非接触类样本中, 纸质物证袋中样品的平均转移率为6.63 %, 塑料物证袋中样品的平均转移率为3.58 %。所有非接触类样本在纸质和塑料物证袋中的转移率有差别（P=1.68E-19）。从样本均数得出, 非接触类样本在纸袋中的转移率较高, 见表1。血布片、血棉签、唾液棉签和唾液布片在纸质物证袋和塑料物证袋中的转移率均有差别, 从样本均数得出, 血棉签在纸质物证袋和塑料物证袋中的转移率均较低, 见图4和图5。

图4 非微量接触类检材在塑料物证袋和纸质物证袋中转移率的不同（A:血液布片, B:唾液布片, C:唾液棉签, D:血液棉签）Fig.4 Transfer rates of blood and saliva samples onto the seal-lock plastic bag and yellow paper envelope（A: blood on cloth, B: saliva on cloth, C: saliva on swab, D: blood on swab. Plastic bag: seal-lock type, Paper bag: yellow paper envelope）

图5 微量接触类检材在塑料物证袋和纸质物证袋之间转移率的比较 （黄色部分为非微量接触类检材在塑料物证袋中的转移率的比较P值, 绿色部分为非微量接触类检材在纸质物证袋中的转移率的比较P值）Fig.5 Comparisons of transfer rates of blood and saliva samples onto the seal-lock plastic bag and yellow paper envelope. Note: yellow and green parts respectively indicating the p value of transfer rates of blood and saliva samples onto the seal-lock plastic bag and the yellow paper envelope.

由于实验中, 样品DNA量和转移到物证袋上的DNA量均较高, 在电泳分型结果中均获得完整分型, 所以分型结果中统计的等位基因数未作为讨论和分析对象。

3 讨 论

与前期关于DNA转移的研究[23]相比, 本文首次研究了不同物证袋包装同种检材的DNA转移情况, 同种物证袋包装不同检材的DNA转移情况, 以及目前案件中常见的微量接触类检材在物证袋中的DNA转移情况。首先, 实验中100 %的样品发生了转移, 说明在物证袋装取物证的过程中确实发生了DNA转移到物证袋上的现象, 且这种转移量较高, 可以被检测到。

为了详细比较两种物证袋的转移情况, 在实验中制备微量接触类检材时, 搓捏时间较长, DNA量较多, 以避免DNA量过低导致无法检出的现象。通过比较得出, 总体上纸质物证袋的转移率高于塑料物证袋的转移率。纸质物证袋质地为渗透性, 塑料物证袋质地为非渗透性, 这在一定程度上说明渗透性物质作为二次或多次转移的载体时较易发生DNA转移。

对微量接触类样本与非微量接触类样本的转移率进行比较, 有明显的统计学差异, 微量接触类样本的转移率较高。微量接触类样本本身含有的DNA量较低, 是目前案件中的疑难检材之一, 检验中容易出现无分型或仅有部分分型结果的现象, 而在物证转移过程中又相对易发生DNA转移, 进一步导致其检出量降低, 转移中丢失DNA可能会影响检验效果, 甚至有可能影响整个案件的侦破。

在微量接触类样本中, 布片和棉质绳索为渗透性检材, 塑料绳索为非渗透性检材, 塑料绳索的转移率高于布片和棉质绳索的转移率, 这可能是因为初次载体为非渗透性载体时较易发生DNA二次或多次转移。塑料绳索在纸质物证袋和塑料物证袋中的转移率均较高, 且在塑料物证袋中的转移率高于在纸质物证袋中的转移率, 这也许是因为, 塑料导电性很差, 塑料间相互摩擦产生的静电不能流动, 造成静电积累, 静电的吸引作用导致易转移的接触类物质转移。

同样5 μ L血液和唾液分布在不同的载体上时, 其转移率之间无明显差异, 布片和棉签均为渗透性载体, 说明转移率在同种载体上的差别不明显。虽然血液棉签的转移率略低, 但这种差别并不明显。实验观察到, 微量接触类检材的转移率最高, 在整体的转移中, 纸质物证袋的转移率平均高于塑料物证袋的转移率。

本研究明确了在物证的提取过程中, 会发生DNA转移到物证袋上的现象。在实际案件中, 尤其是当微量接触类DNA检材是最关键的检材时, 即使微量DNA的丢失也可能会造成最终DNA无分型或者分型缺失, 这些微量DNA的丢失往往可能成为侦破案件的关键所在。本实验所涉及的检材均为干燥性检材, 排除了湿性对二次转移的影响, 为犯罪现场各种干燥性检材的提取、存储和运输提供了一些参考。随着进一步研究各种检材的不同特性, 干燥性检材和湿性检材以及不同环境对二次转移的影响将有望为物证的存储、提取和运输提供更为便利和合适的方法。

The authors have declared that no competing interests exist.

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