2014年6月26日

以微知著,驗明正身—生物鑑識

生物鑑識為鑑識科學的重要領域之一,運用生物技術觀察、分析檢體或犯罪證物,用來鑑別證物來自何種物種、來自那一個體,與研判個體之間的血緣關係。

作者/蒲長恩(法務部調查局鑑識科學處副處長)

利用生物技術輔助辦案,以科學的角度用來判斷加害者、被害者等之身分,是現代鑑識科學一項重要工作。憑著一點點微量的唾液或血跡,透過高準確性的分析,即可能成為釐清案情的重要證據。

現代生物鑑識實驗室,也就是在司法上專責生物鑑識的所屬單位,其業務主要包含:一、個化鑑定與比對,二、親子血緣(親緣)關係鑑定,三、動植物與其產製品種屬、個化比對。此類實驗室案源(或服務對象)主要係受理各級法院及檢察署之囑託辦理各類民、刑事案件之生物跡證鑑定;協辦行政院生物多樣性推動方案,辦理關於動植物查驗技術之開發與檢驗事項;為擴大為民服務範圍,協助民眾釐清親緣關係,部分實驗室尚能直接受理民眾申請,辦理親緣關係鑑定。
圖一:現代生物鑑識的技術有助於比對無名遺骸之身分

由於晚近生物技術的突飛猛進與基因分析方法的普及化,生物鑑識的技術由傳統的血清檢測轉變為以DNA 鑑識為核心,工作內容大致區分為二大項,其一為便於抽提DNA之跡證類別檢測與前處理,其二為DNA基本技術,短片段重複序列聚合酶連鎖反應(STR-PCR)與儀器(如毛細管電泳)分析。與傳統所使用的血清鑑定相比,DNA鑑定由於具有較穩定、靈敏度高的特性,因此能得到高準確性的結果,在刑事或各類鑑定程序上深受重視。

生物跡證篩驗—DNA鑑定分析之前處理
在實行鑑定工作之前,得先進行一些初步程序,以期能瞭解受測的檢體含有或屬於何種生物物質。生物性證物一般包含暴力犯罪或性犯罪所沾附於物證或被害人身上之血液斑、精液斑、唾液斑,或遺留現場之煙蒂、檳榔渣、兇器,或無名遺骸、毒品吸食者之尿液等。

血跡試驗
主要是利用存在於血紅素的血基質(heme)來催化過氧化氫與呈色劑產生氧化還原反應。由於反應迅速呈色明顯,很適合血跡之初步篩驗,甚至現場勘查人員也能現場操作。本項實驗之後再使用人血鑑定套件,則能進而判別其是否為人血。
精斑試驗
由於精液在波長250~365奈米的紫外光之下,呈現藍色之螢光,如現場人員或實驗室人員以多波域光源掃瞄證物,則可以螢光研判精液斑的存在與否,進一步確認則需檢測精液中之酸性磷酸酵素(acid phosphatase),觀察呈色反應以為判斷。
唾液斑試驗
人類的唾液中含有高比例的澱粉酵素(amylase),其功能為分解澱粉。在唾液斑試驗中,澱粉酵素的存在與否可經由特定的呈色反應判斷,確認檢體是否含有唾液成分。

生物鑑識核心技術—DNA短片段重覆序列
DNA存在於細胞核內之染色體中,攜帶遺傳訊息,而且個體內所有細胞的遺傳訊息都一致。每個細胞核內之DNA序列含有30億個基本單位,可控制生物體所需蛋白質之製造。

人體的DNA上有許多「短片段重覆序列」(short tandem repeat, STR),這些DNA的片段因個體而有所差異;綜合這些不同之處,某地區、國家,甚至全人類個體與個體間就能以此綜合結果加以區分,亦即達到類似指紋般的人各不同之程度。惟同卵多生者仍具有相同之DNA序列。另因DNA具有遺傳特性,所以亦可以運用於血緣關係比對。

DNA 鑑定沿革
1992年美國國家研究委員會(National Research Council of the United States) 與歐洲DNA分析組織(the European DNA Profiling group, EDNAP)認為STR係DNA鑑識發展的必然趨勢。STR重複性之片斷較短,大多為3、4 或5的鹼基長度,也稱為「簡易重複序列」(simple sequence repeats,圖二)。此項觀念得到全世界鑑識人員的認同與研究,許多區別率很高的點位(locus)陸續被開發出來。
圖二:簡易型重複序列示意圖

以網底與框線表示4個鹼基(GATA)的重複序列,共計11個重複;
底線標示者為引子區之鹼基序列。

被建議使用之基因座總長大約300鹼基左右,正好能配合當時已發展完備之「聚合酶鏈鎖反應」(polymerase chain reaction, PCR)技術。英國鑑識科學服務單位為提高操作效率與區別率,率先使用自行訂製之複合式引子對與配藥,可以同時檢測多個STR點位,並開始建立DNA檔案。惟此時電泳技術仍停留於使用自備電泳膠與手動垂直電泳分析儀的階段,無法同時分析更多的STR點位。

為求能在一次電泳分析即能獲得多點位之STR資訊,科學家以不同顏色螢光標示引子(primer),因此可以在同一個微型試管中進行PCR反應,之後再使用自動化之儀器進行毛細管電泳、雷射掃描與各點位STR資訊之解析。由於生物科技、電腦科技、自動化儀器之進展,DNA鑑定儀器也從簡陋之僅具單條毛細管演進至今可高達24條毛細管(非鑑識專用之電泳儀亦有高達384條或以上者)。

實驗室工作流程
1. 抽提與純化DNA:前處理之後,將可能含DNA的部位剪下,置於微量試管中(圖三),使用化學藥劑抽取DNA,之後再予濃縮、純化。
圖三:常見微量試管

2. 光學定量DNA:以光學方法定出DNA含量,以便準確配藥(DNA +引子對+緩衝液+聚合酵素),以進行PCR反應。

3. 電泳產物分析:將配藥置入PCR 儀(圖四)進行升溫降溫程序以複製DNA,之後以電泳方式檢查PCR成果。

圖四:PCR儀

4. 操作DNA遺傳分析儀以獲得DNA-STR或粒線體DNA鹼基序列:將PCR產物調配後置於儀器中配合適當軟體操控儀器,以進行電泳分析(圖五)。......【更詳細的內容,請參閱第535期科學月刊】
圖五:3500XL型基因分析儀
延伸閱讀
1. 蘇志文等,〈生物醫學技術於刑事體液證物種類鑑定之應用〉,《生物醫學》6卷第1期42-56頁,2013年。

2. 蒲長恩,〈DNA鑑識方法的演進與身份鑑定簡介〉,《生物醫學》3卷第1期303-313頁,2010年。 

3. 蒲長恩,〈生活化的鑑識科學─親子鑑定與其他CSI科技〉,《生物醫學》5卷第1期11-18頁,2012年。

4. 蒲長恩,〈臺灣地區親緣DNA鑑定進境〉,《認證報導》4期,2012年。

5. 李俊億等,〈臺灣地區漢人STR與YSTR基因頻率數據分析〉,《2006年鑑識科學研討會論文集》,桃園,臺灣鑑識科學學會,2006年。 

6. Butler, J. M., Forensic DNA Typing: Biology, Technology, and Genetics of STR markers, Elsevier Academic Press, Burlinton, MA, USA, 2005. 

7. Krenke, B. E. et al., Validation of a 16 locus fluorescent multiplex system, J Forensic Science, Vol. 47(4): 773-85, 2002. 

8. Hammond, H. A. et al., Evaluation of 13 Short Tandem Repeat Loci for Use in Personal Identification Application, Am J Hum Genet, Vol. 55: 175-189, 1994. 

9. Budowle, B. et al., Source attribution of a forensic DNA profile, Forensic Science Communications, Vol. 2(3), Availaable online at: http://www.fbi.gov/hq/lab/fsc/backissu/july2000/source.htm.

1 則留言:

匿名 提到...

有沒有吸毒或徘毒時間表要多少時間才可以徘到標準值