CN117757955A - 18个短串联重复序列的MiniSTR荧光复合扩增体系及试剂盒 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及生物技术领域,涉及一种18个短串联重复序列的MiniSTR荧光复合扩增体系及试剂盒,公开了针对17个常染色体STR位点和1个性别位点的引物序列,所述特异性扩增引物的核心PCR产物均小于300bp,提高了降解检材中基因座的检出数目,针对微量、降解等疑难检材的检测,具有快速、灵敏度高和适应性强的优点,适用于高度降解或抑制剂含量高的疑难样本。
Description
技术领域
本发明涉及生物技术领域,涉及18个短串联重复序列的MiniSTR荧光复合扩增体系及试剂盒,公开了针对18个位点的引物序列,所述特异性扩增引物的核心PCR产物均小于300bp,提高了降解检材中基因座的检出数目,针对微量、降解等疑难检材的检测,具有快速、灵敏度高和适应性强的优点,适用于高度降解或抑制剂含量高的疑难样本。
背景技术
短串联重复序列(short tandem reapeat locus,STR),也称微卫星DNA或简单重复序列(simple sequence reapeats,SSR)是人类基因组中基因及基因外区域所含有的由2-7个碱基作为核心序列串联重复而成,其串联重复次数在10-60次左右,长度一般低于400bp,不同个体间存在差异,并且遵循孟德尔遗传规律,在亲代间呈显性遗传。因其碱基组成的不同和它具有的长度多态性使得STR具有遗传多态性。法医分子生物学检验则应用STR复合扩增检测技术作为物证检验的主要手段,其无论是在检材的要求方面上,抑或是灵敏度,个人识别率等方面都有较大的优势,因此在个体识别、亲权鉴定中的广泛应用。
目前在实际案件中,案件现场往往较为复杂,而人体组织在外界不利环境条件影响下,如土壤微生物分解、酸性福尔马林固定剂处理、高温灼烤、海水浸泡等,这些情况不利于样本的保存,其中的DNA双链会断裂,产生不可逆变性,且难以取样。因此法医所获得的检材往往是微量或者超微量,其中的DNA分子结构变化,DNA含量降低以及抑制剂浓度增高,且检材还可能因为降解,出现了片段丢失等情况。此时采用传统的STR技术进行检测时会出现“优势扩增”或“无效扩增”,导致等位基因或位点丢失,很难得到完整、清晰的分型,为个体识别的检测带来极大的困难。因此如何对降解和微量的生物检材进行DNA检验已成为法医物证学检验的一大难点。
发明内容
本发明的目的就是针对法医检测过程中的案件疑难样本,提供一种可检测微量和降解DNA检材的18个短串联重复序列的MiniSTR荧光复合扩增体系及试剂盒,具有六色荧光标记。
为了实现上述发明目的,本发明所采取的技术方案如下:
针对ABI公司的VeriFiler Plus PCR扩增试剂盒和阅微公司的常染色体30A STR试剂盒所包含的位点及排布,选择17个常染色体STR位点和1个性别位点,包括CSF1PO、D6S477、D19S253、D8S1132、D5S818、D3S1358、D15S659、D6S1043、D10S1435、Penta E、TPOX、D3S3045、FGA、D7S820、D10S1248、D2S1338、Penta D和性别位点Amelogenin。建立一种可同时扩增以上17个常染色体STR位点和1个性别位点的试剂盒。
所述引物以及对应的引物浓度分别为(表1):
表1:复合扩增体系各基因座引物序列及浓度比例
所述扩增试剂盒中的被扩增位点分别由五种颜色的荧光标记,相同荧光标记视为同一组,五组组合分别为:
第一组:CSF1PO、D6S477、D19S253、D8S1132;
第二组:Amelogenin、D5S818、D3S1358、D15S659;
第三组:D6S1043、D10S1435、Penta E;
第四组:TPOX、D3S3045、FGA、D7S820;
第五组:D10S1248、D2S1338、Penta D。
该试剂盒检测用的内标采用橙色荧光素标记物ORG标记,为第六组荧光标记。
六组组荧光标记分别为FAM、HEX、TAMRA、ROX、PURP和ORG。
第一组的标记为FAM标记,第二组的标记为HEX标记,第三组的标记为TAMRA标记,第四组的标记为ROX标记,第五组的标记为PURP标记。该复合扩增体系检测用的内标采用橙色荧光素标记物ORG标记,为第六组荧光标记。
本发明还提供一种复合扩增试剂盒,包括上述的复合扩增体系。
所述复合扩增试剂盒还包括PCR Master Mix、模板DNA。
所述PCR Master Mix成分包括:10mM的硫酸铵,10mM的氯化钾,55mM的pH 8.3的Tris-HCl,2mM的镁离子,0.8ug/ul的BSA,5%的DMSO,8%的乙二醇,1mM的Na4P2O7和0.2mM的Dntp,以及2U的Taq酶。
所述的复合扩增试剂盒的扩增程序是:第一步预变性:95℃,1分钟;热循环:95℃,10秒,60℃80秒,共进行30个循环;终延伸60℃,10分钟;保温:4℃。本发明的扩增产物需经过毛细管电泳,从而进行片段分析。
DNA样品来源于人的血液、血斑、精液、精斑、唾液、唾液斑、脱落细胞、骨骼中的一种或多种。
本发明还提供上述的复合扩增试剂盒在个体识别、亲权鉴定中的应用。
有益效果
miniSTR技术则是在原有STR分析技术的基础上,重新接近核心重复序列设计引物,使得PCR扩增产物片段更小,显著提高微量、降解的DNA成功分型率。合理的搭配遗传多态性高的STR基因座,设计MiniSTR引物,开发一个针对常染色体的MiniSTR的复合扩增试剂盒,提高DNA降解和极微量检材的个体识别率。对解决法医DNA降解检材的分型难题,更好地为法庭科学提供服务是非常有意义和实用价值的。
本发明通过建立荧光复合扩增试剂盒,能够弥补因样本存在降解导致在VeriFiler Plus PCR扩增试剂盒和常染色体30ASTR试剂盒无法得出的大片段位点分型,增加样本的个体识别率,提供技术支撑。
本发明所涉及到的DNA样品可来源于人血液、血斑、精液、精斑、唾液、唾液斑、毛发、脱落细胞、骨骼等,DNA取材广泛。
本发明的有益效果在建立多重扩增系统过程中,随着所检测基因座个数的增加,各对引物间的相互干扰也会增加。本发明通过优化的设计,实现了对18个基因座的单管扩增,各荧光通道内以及不同荧光通道内的基因座扩增均衡,分型图谱良好。
本发明能够适应检材量少的要求,极少的模板量就可以获得位点分型,且最大扩增片段不超过300bp,扩增产物片段相对较小,更适合微量降解检材的扩增检测。
本发明构建的试剂盒优选六色荧光标记技术,在毛细管电泳平台的设备上均可检测。
附图说明
图1为本发明常染色体MiniSTR试剂盒扩增基因座排布图。
图2为利用本发明的扩增体系获得的扩增图谱。
图3、图4、图5为实例中利用本发明的扩增体系获得的扩增图谱。
图6、图7、图8为实例中同一样本对比试剂盒扩增图谱。
具体实施方式
为更好的理解本发明的内容,下面以实际样本中试剂盒基因座分型检测为具体实施例作进一步说明。应理解,下列具体实施例仅用于说明本发明,而不是对本发明的限制。
在本实施例中扩增反应在ABI proflex热循环仪上进行,电泳及检测在ABI3500xL遗传分析仪上进行,数据分析采用GeneMapper ID-X软件。所使用其它试剂和材料如36cmPOP4、毛细管电泳缓冲液、Hi-Di、均为本领域技术人员常用的常规材料。
1.样本的采集(样本由志愿者捐赠)
2.DNA提取
采用Chelex-100法提取基因组DNA(参考《Forensic DNA Protocol》.HumanaPress,1998)取0.5-5μL的抗凝全血或(1-3mm)*(2-5mm)的血斑至于500μL离心管中,振荡混匀Chelex溶液使Chelex充分悬浮,每管加入195μL Chelex-100(5%)溶液和5μL蛋白酶K(20mg/ml)振荡混匀,56摄氏度保温两小时或者过夜后,取出振荡2分钟,沸水中加热10分钟后13000rpm离心5分钟,小心移取150μL上清至新离心管中。
3.反应体系
将各反应试剂(缓冲液、引物混合物、基因组DNA等)振荡混合后按以下方式配成PCR反应混合液,扩增体系总体积为10μL,包括引物混合物(10×Primer mix)1μL,其中引物浓度见表2,反应缓冲液(5×Master Mix A)2μL,基因组DNA 1μL(提取模板DNA,直扩检材等),ddH2O 6μL。
4.PCR反应程序
本发明所涉及的复合扩增试剂盒使用的PCR扩增程序(表6)。
表6本发明复合扩增试剂盒的扩增程序
5.毛细管电泳检测
将ORG500内标和甲酰胺按比例2.5:100混合,取12.5μL混合物加入到96孔板,再加入扩增产物样品或者是等位基因标准物1μL,混合静置数分钟,95℃变性3min,立即冰浴3min,离心后放入ABI3500xL测序仪上,准备检测。
6.数据分析
导入原始数据,在主页面的File菜单选择Add sample to project,找到样品文件,选中文件夹,点击add to list,点击add,样品文件即显示在Project窗口;选择分析参数。定义analysis method、panel、size standard。浏览样本电泳的原始数据,选中某样本的文件名,在“sample”菜单下选择“Raw data”。移动追踪线,使光标停在引物峰右侧(第一个橙色的内标峰前),以此时窗口左下角X轴上显示的数值作为analysis method分析参数中的起始点;点击绿色分析按钮,出现save project对话框,命名后保存,软件即开始处理数据,分析完成后左下角显示analysis completed。采用GeneMapperRID-X软件分析得到的数据并生成图谱,如图3、图4、图5,同时使用常染色体30A STR试剂盒(MicroreaderTM 30AID System)和36AD STR试剂盒(MicroreaderTM 36A Direct ID System)进行扩增并生成图谱,如图6、图7、图8。
常染色体30A STR试剂盒和36AD STR试剂盒的扩增图谱,大片段位点部分丢点或丢等位基因,可以看出该样本存在一定程度的降解,无法获得全部位点的分型,图6中,D8S1132分型为24,D10S1428分型为15,D10S1435和D6S477未得到分型,图7中,36AD的D10S1435位点丢失了12分型,图8中D19S253丢失13分型,D3S3045丢失13分型,D6S477丢失15分型,而本发明的试剂盒刚好补充了丢点的基因座分型,图3中D8S1132分型为20/24,D10S1248分型为12/15,D10S1435分型为12和13,D6S477分型为11和16,补充了图6样本缺少的分型,图4中D10S1435分型为11/12,补充了图7样本的位点分型信息,图5中D19S253分型为11/13,D3S3045分型为9/13,D6S477分型为12/15,补充了图8样本中缺少分型。
对比试剂盒和中缺少的分型和位点降低了个体识别率,可能导致判断结果出错,增加了法医物证检验的难度。本发明的试剂盒弥补了对比试剂盒扩增降解检材丢点的不足,保证了该案件样本STR位点的分型信息;而且本发明的试剂盒扩增时间比对比试剂盒短,提高了实验效率;本试剂盒还具有较强的抗抑制能力,尽量避免疑难检材中抑制剂对扩增的影响。
本发明选择了17个常染色体STR位点和1个性别位点建立了复合扩增体系,该体系可在具有PCR仪以及遗传分析的实验室稳定实施,检测时间为3-4小时,相对于对比试剂盒至少节省10~20分钟。同时,本发明所提供的试剂可以方便地在生物技术公司生产以及在生物医学检测机构用于检测,具备推广应用的条件。
本发明已参照其特定的实施例作了描述。对于本领域技术人员而言,依据前面的描述,可能对本发明做各种修改或变换,包括(但不仅限于):改变不同组别的荧光素标记,改变荧光素标记的引物(如由标记上游引物改变为标记下游引物),依据各STR基因座等位基因范围改变基因组的分组排布,依据其它PCR反应体系对PCR扩增条件、引物反应浓度进行优化,以及改变所推荐的反应体系等。很显然,上述修改或变换对于本领域技术人员而言都是可能的,但这些修改和变换并不背离本发明的精神和范围。
Claims (10)
1.18个短串联重复序列的MiniSTR荧光复合扩增体系,其特征在于,所述复合扩增体系包括17个常染色体STR基因座和1个性别位点,包含18组引物对,所述18组引物对用于对应地扩增以下17个STR位点和1个性别位点:CSF1PO、D6S477、D19S253、D8S1132、D5S818、D3S1358、D15S659、D6S1043、D10S1435、Penta E、TPOX、D3S3045、FGA、D7S820、D10S1248、D2S1338、Penta D和性别位点Amelogenin;
所述18个位点的特异性扩增引物序列如下:
2.根据权利要求1所述的复合扩增体系,其特征在于,各引物浓度为:
3.根据权利要求1所述的复合扩增体系,其特征在于,所述复合扩增体系中的被扩增位点分别由五种颜色的荧光标记,相同荧光标记视为同一组,五组组合分别为:
第一组:CSF1PO、D6S477、D19S253、D8S1132;
第二组:Amelogenin、D5S818、D3S1358、D15S659;
第三组:D6S1043、D10S1435、Penta E;
第四组:TPOX、D3S3045、FGA、D7S820;
第五组:D10S1248、D2S1338、Penta D。
4.根据权利要求3所述的复合扩增体系,其特征在于,第一组的标记为FAM标记,第二组的标记为HEX标记,第三组的标记为TAMRA标记,第四组的标记为ROX标记,第五组为PURP。
5.一种复合扩增试剂盒,其特征在于,包括权利要求1~4任一项所述的复合扩增体系。
6.根据权利要求1所述的复合扩增试剂盒,其特征在于,所述复合扩增试剂盒还包括PCR Master Mix和DNA模板。
7.根据权利要求5所述的复合扩增试剂盒,其特征在于,所述PCR Master Mix包括:10mM的硫酸铵,10mM的氯化钾,55mM的pH 8.3的Tris-HCl,2mM的镁离子,0.8ug/ul的BSA,5%的DMSO,8%的乙二醇,1mM的Na4P2O7和0.2mM的Dntp,以及2U的Taq酶。
8.根据权利要求1所述的复合扩增试剂盒,其特征在于,所述扩增体系扩增时的反应条件为:第1步:95℃预变性1分钟,第2步:95℃变性10秒,第3步60℃退火80秒,共进行30个循环;终延伸60℃,10分钟;保温:4℃。
9.根据权利要求1所述的复合扩增试剂盒,其特征在于,DNA样品来源于人的血液、血斑、精液、精斑、唾液、唾液斑、脱落细胞、骨骼中的一种或多种。
10.权利要求5~9任一项所述的复合扩增试剂盒在个体识别、亲权鉴定中的应用。
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