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法醫(yī)全基因組擴增
法醫(yī)研究通常需要少量或痕量樣品。來自此類樣品的DNA可能是限制性的,使其分析困難。全基因組擴增可以通過小樣本獲得更高的產(chǎn)量來解決這個問題。
全基因組測序(WGA)
開發(fā)這種方法是為了在DNA樣品有限的情況下增加信號。有兩種主要技術(shù)可擴增整個基因組:基于PCR的方法和多重置換擴增。
法醫(yī)全基因組測序方法
引物延伸預(yù)擴增PCR(PEP-PCR)
基于PCR的DNA擴增方法包括簡并寡核苷酸PCR(DOP-PCR)和引物延伸預(yù)擴增(PEP)PCR。PEP使用隨機引物,而DOP-PCR使用半簡并寡核苷酸。在PEP PCR方法中,Taq聚合酶可產(chǎn)生高達400 kb的DNA序列,并與序列中的錯誤相關(guān)。
dcDOP-PCR(簡并寡核苷酸引發(fā)的聚合酶鏈反應(yīng))
此方法進行了一些特定的更改,包括并入10N簡并引物,更高質(zhì)量的Taq聚合酶和增加的PCR非特異性循環(huán)。PCR后擴增步驟也增加了。
改進的PEP-PCR(I-PEP)
在此方法中,根據(jù)法醫(yī)需要對PEP-PCR進行了修改。同樣,在PEP-PCR中,增加的PCR循環(huán)數(shù)會導(dǎo)致Taq聚合酶效率降低和隨機變異數(shù)增加。在這種情況下,引物濃度也加倍,以提高其效率。
巢式PCR
進行巢式PCR擴增燒焦的樣品和少量血液。但是,在使用此方法時已觀察到技術(shù)困難。
多位移放大(MDA)
在這種方法中,隨機六聚體結(jié)合到變性的DNA。然后使用Phi 29聚合酶合成DNA。這種聚合酶不易解離,并能產(chǎn)生高達100 kb的DNA鏈。該聚合酶還可以解析二級結(jié)構(gòu),包括發(fā)夾環(huán)。該方法在法醫(yī)科學(xué)中被廣泛用于擴增小的DNA樣品,因為即使樣品被損壞或具有隨機變化,它也能提供良好的結(jié)果。在混合DNA樣品的情況下,MDA還可以提供良好的結(jié)果。
全基因組擴增中的序列偏倚
盡管PCR被用于擴增整個基因組,但是發(fā)現(xiàn)該方法不覆蓋整個基因組,并且當(dāng)某些序列被過度代表時,由于引物優(yōu)先結(jié)合到特定區(qū)域,因此該方法也具有擴增偏差。Phi聚合酶可以結(jié)合而不會產(chǎn)生序列偏倚,并在整個基因組中提供均勻的擴增。
法醫(yī)分析過程中擴增片段性DNA或受損DNA
在法醫(yī)分析過程中,經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)DNA樣本被打碎或損壞。根據(jù)環(huán)境條件(例如紫外線輻射,pH和樣品制備),損壞程度可能會有所不同。DNA損壞的最常見原因是化學(xué)或酶誘導(dǎo)的片段化。為了解決這個問題,可以使用諸如REPLI-g受損DNA技術(shù)之類的技術(shù),該技術(shù)可以均勻地擴增整個基因組中片段化或受損的DNA樣本。它包括兩個步驟:在第一步中,準(zhǔn)備受損的DNA進行擴增,然后在第二步中進行擴增。
線粒體DNA的全基因組擴增
盡管核DNA只有兩個拷貝,但細胞中卻有成千上萬個mtDNA拷貝。在一些法醫(yī)案例中,DNA樣本陳舊,損壞,受限和降解。大多數(shù)核DNA擴增方法要求DNA處于良好狀態(tài)且數(shù)量足夠。
在不滿足這些條件的情況下,線粒體DNA的全基因組測序是一種可能的選擇。在識別失蹤人員或災(zāi)難受害者的情況下,此方法尤其重要。
全基因組擴增可為法醫(yī)學(xué)提供重要信息。可以根據(jù)樣品中DNA的狀態(tài)使用特定類型的WGA方法??梢允褂肐-PEP擴增單源DNA,而MDA可以用于混合DNA樣品。