法庭科学革新｜十篇文献详解基因测序仪的法医学应用

法庭科学是运用自然科学和社会科学的原理和方法，使用科学的技术手段与方法，研究查明事件法律性质，发现犯罪、揭露犯罪、证实犯罪及预防犯罪的一门综合性应用学科。随着科学技术的发展，法庭科学也不断吸纳着新的技术，从而更快更精准地侦破案件。

在法医学中，个体识别是指通过科学技术对个体的生物学特征进行分析，以确定样本是否来源于特定的个体。这通常涉及对DNA样本的分析，包括但不限于STR（短串联重复序列）和SNP（单核苷酸多态性）分型技术。个体识别的应用非常广泛，比如病理切片和蜡块的同一认定、肿瘤组织来源的确认、交通事故中的身份确认、大型灾难中遇难者的身份认定、刑事案件中对犯罪嫌疑人的同一认定等。个体识别技术在刑事侦查、医疗事故鉴定、亲子鉴定、历史悬案侦破等多个领域都有重要的作用。

相对于法庭科学中传统的DNA测序技术（毛细管电泳法），高通量测序技术能一次检测STR、SNP、mtDNA等多种位点，获得更多的个体识别信息，提供更多有效线索，助力案件的及时侦破，并且可以设计特定的引物利用多重PCR技术扩增小的目的片段，适用于法庭科学领域里常见的降解样本及极端环境下被破坏的样本分析。高通量测序技术已经越来越多地应用于法庭科学领域，比如动植物的种属鉴定、珍贵野生动物走私、打拐寻亲等类型的案件，尤其为疑难案件、命案积案的侦破提供了新的可能。

华大智造以前沿的技术、创新的研究、高效的自动化、完善的数据库和良好实验室规范，提供从核酸提取、文库制备、高通量测序到生信分析一整套完整、高效、先进的核心工具，广泛应用于个体识别、亲子鉴定、疑难检材分析以及相关数据库构建等细分方向，为追求法庭公正提供了强有力的工具支撑。

法庭科学领域基于DNBSEQ平台发表的十大文献展示

以下十篇文献证实了高通量测序技术以其高通量、高灵敏度和高精确度的特点，在法庭科学领域展现出显著的实用性。该技术能够高效地处理包括强降解和高度混合样本在内的极端情况，同时在亲子鉴定中，即便是亲缘关系较远的个体，也能通过其高分辨率的分析能力进行准确鉴定。

高通量测序技术在法庭科学应用中不仅提升了案件侦破的效率，还增强了结果的精准性，将在更广泛的法庭科学案件类型中发挥关键作用，包括失踪人口寻找、历史悬案侦破及大规模灾难事件受害者身份确认等，为法庭科学带来更加精准、高效的解决方案。

文章一：Systematic selections and forensic application evaluations of 111 individual identification SNPs in the Chinese Inner Mongolia Manchu group

DOI：10.3389/fgene.2022.944580

发表期刊：Frontiers in Genetics

发表机构：中国广州，南方医科大学法医学系，广州法医多组学精准鉴定重点实验室中国广州，南方医科大学珠江医院实验医学部，微生物组医学中心中国西安，西安交通大学口腔医学院，陕西省颅颌面精准医学研究重点实验室

研究对象：中国内蒙古满族群体

使用技术或方法：从1000 Genomes Project phase III数据库中筛选SNP遗传标记，利用SNP位点设计特定的引物对目的片段进行扩增获得短扩增子，随后测序再进行基因分型。统计分析包括Hardy-Weinberg平衡检验、连锁不平衡分析、等位基因频率估计、多态信息含量（PIC）、期望杂合度（He）、匹配概率（PM）、鉴别力（PD）和排除力（PE）计算。

测序平台：MGISEQ-2000

文章结论：本研究成功筛选出了111个适用于东亚人群的高多态性SNP遗传标记，随后利用MGISEQ-2000验证了其在中国内蒙古满族群体中的法医学鉴定效率。本研究创新性的SNP选择并结合大规模并行测序技术（MPS）同时对所选SNP进行了高效的遗传分型，展示优异的测序性能和所选位点高度的多态性。

研究不仅评估了这些SNP在满族中的法医效率，还对满族和其他参考人群之间的遗传距离进行了比较。通过这种比较，揭示了满族人群与其他东亚人群之间较为紧密的遗传联系。这种技术不仅显著提升了法医个体识别和亲权鉴定的效率，而且还增强了测序技术的应用潜力，为法医学提供了一个强大的工具。 

文章二：A Comprehensive Characterization of Small RNA Profiles by Massively Parallel Sequencing in Six Forensic Body Fluids/Tissue

DOI：10.3390/genes13091530

发表期刊：Genes

发表机构：

中国广州，中山大学中山医学院法医学系

中国广州，中山大学法医学广东省工程技术研究中心

研究对象：法医学相关的六种生物样本（月经血、唾液、精液、皮肤、静脉血和阴道分泌物）

使用技术或方法：Small RNA的大规模平行测序；独特的分子标识符（UMI）用于量化；电泳分离用于纯化Small RNA；反向转录和PCR扩增构建RNA文库；生物信息学分析包括数据过滤、标准化、比对参考基因组和Small RNA数据库、差异表达分析。

测序平台：DNBSEQ测序平台

文章结论：本研究通过DNBSEQ测序平台进行测序全面展示了六种法医学相关生物样本的Small RNA表达谱，包括miRNA、piRNA、snoRNA和snRNA。研究发现了5204个Small RNA，包含236个新miRNA，为法医学中的体液/组织鉴定（BFID）提供了新的标记物。同时研究定义了相对特异性标记物（RSM）和绝对特异性标记物（ASM），说明了这些标记物在不同的法医学场景中的应用潜力。此外，本研究还筛选出11个参考基因，为基因表达标准化提供了潜在标记物。研究结果表明，即使在RNA完整性指数（RIN）较低的样本中，使用高通量测序技术也能获得足够的数据进行Small RNA测序，为法医学提供了新的研究方向和应用工具。

文章三：Applications of 1993 single nucleotide polymorphism loci in forensic pairwise kinship identifications and inferences

DOI：10.1016/j.fsigen.2023.102889

发表期刊：Forensic Science International: Genetics

发表机构：

中国广州，南方医科大学法医学系，广州法医多组学精准鉴定重点实验室

中国北京，金桥大数据技术有限公司

中国广州，南方医科大学珠江医院实验医学部，微生物组医学中心

研究对象：119名中国汉族个体

使用技术或方法：利用MGIEasy Pa-SNPs分型试剂盒进行建库；大规模并行测序（MPS）技术进行测序及分型；采用似然比（LR）和相同状态身份（IBS）方法评估系统能力。

测序平台：MGISEQ-2000

文章结论：本研究使用MGIEasy Pa-SNPs分型试剂盒以及MGISEQ-2000对119名中国汉族个体的1993个SNP位点进行了测序及分型，评估了该试剂盒在亲权鉴定中的性能。研究结果表明，该试剂盒能够有效地用于包括亲子鉴定、全同胞鉴定、二级亲缘关系和一级表亲鉴定在内的亲权关系分析。此外，研究还估算了不同亲权对的亲权系数，用于预测成对个体的亲权关系，该试剂盒在预测一、二级亲权关系和无关个体对方面表现出有效的亲权推断能力。

文章四：Developmental validation of the MGIEasy Signature Identification Library Prep Kit, an all-in-one multiplex system

DOI：10.1007/s00414-021-02507-0

发表期刊：International Journal of Legal Medicine

发表机构：

中国广州，中山大学中山医学院法医学系

中国广州，中山大学，广东省法医学转化工程技术研究中心

研究对象：71个人的外周血样本 

使用技术或方法：利用MGIEasy 个体识别文库制备试剂盒同时扩增超过350个法医遗传标记，包括：52个常染色体STRs、27个X染色体STRs、48个Y染色体STRs、145个个体识别信息SNPs、53个祖源信息SNPs、29个表型信息SNPs以及线粒体DNA（mtDNA）的高变区，高通量测序（SE400）。

测序平台：MGISEQ-2000

文章结论：MGIEasy 个体识别文库制备试剂盒可通过多重PCR反应一次性扩增超过350个法医遗传标记，包括常染色体STRs、X染色体STRs、Y染色体STRs、个体识别信息SNPs、祖源信息SNPs、表型信息SNPs以及线粒体DNA的高变区，搭配MGISEQ-2000进行测序，显著提高了法医遗传分析的效率。该检测体系表现出较高的特异性，并且能够抵抗常见的PCR抑制剂，能够可靠地扩增样本量低至0.125 ng的DNA和约150 bp的降解DNA。

此外，该检测体系在1:10的男女混合样本和1:1000的男女混合样本中成功检测到占比较少者的独特等位基因，且能够直接从FTA卡片、滤纸和棉签上的血迹中扩增标记物。这些特性使得基于DNBSEQ高通量测序技术的MGIEasy 个体识别文库制备试剂盒在法医分析领域具有强大的效率和应用潜力。

文章五：Integrative lncRNA, circRNA, and mRNA analysis reveals expression profiles of six forensic body fluids/tissue

DOI：10.1007/s00414-023-03131-w

发表期刊：International Journal of Legal Medicine

发表机构：中国广州，中山大学中山医学院

研究对象：六种法医学体液/组织（静脉血、月经血、精液、唾液、阴道分泌物和皮肤组织）

使用技术或方法：转录组测序（RNA sequencing）

测序平台：MGISEQ-2000

文章结论：本研究利用MGISEQ-2000通过转录组测序技术对六种法医学相关的体液和皮肤组织样本进行了深入分析，共检测到90,305个mRNA、102,906个lncRNA（包括19,549个新发现的lncRNA）和40,204个circRNA。研究揭示了这些RNA的类型分布、长度分布和表达分布，并识别出新的体液/组织特异性RNA标记。

此外，本研究还分析了三种RNA之间的同源关系，并通过转录组微单倍型（tMHs）的鉴定，为追踪体液/组织的来源和个体识别提供了新思路。本研究为法医学领域中长RNA分子的全面研究提供了基础支撑，并为法医学实践中的体液识别和个体识别提供了新的分子标记方法。

文章六：Targeted sequencing of high‑density SNPs provides an enhanced tool for forensic applications and genetic landscape exploration in Chinese Korean ethnic group

DOI：10.1186/s40246-023-00541-0

发表期刊：Human Genomics

发表机构：中国广州，南方医科大学珠江医院

研究对象：中国朝鲜族群体

使用技术或方法：基于高通量测序的单核苷酸多态性（SNPs）靶向测序

测序平台：MGISEQ-2000

文章结论：本研究开发了一种基于高通量测序的SNP分型方法，利用MGISEQ-2000进行测序，用于法医学DNA调查和中国朝鲜族群体的遗传结构研究。该分型方法能够处理降解的DNA样本，并通过多种亲权模拟验证了其在复杂亲缘关系鉴定中的有效性。此外，通过与1000 Genomes Project和Human Genome Diversity Project数据库进行集成分析，揭示了中国朝鲜族群体的遗传结构，并在区分东亚各地区和某些少数民族群体之间的遗传差异方面展现出巨大潜力，为法医学应用和群体遗传学研究提供了新的工具和见解。

文章七：Forensic Feature Exploration and Comprehensive Genetic Insights Into Yugu Ethnic Minority and Northern Han Population via a Novel NGS-Based Marker Set

DOI：10.3389/fgene.2022.816737

发表期刊：Frontiers in Genetics

发表机构：

中国广州，中国南方医科大学法医学系法医多组学精准鉴定重点实验室

中国西安，中国西安交通大学口腔医学院陕西省临床研究中心

中国兰州，中国甘肃政法大学“一带一路”法医分子人类学研究中心

研究对象：中国甘肃省裕固族群体和中国内蒙古自治区汉族群体

使用技术或方法：基于高通量测序技术，对核DNA和细胞质DNA标记（包括6种核遗传标记和线粒体DNA高变区变异）进行了全面系统的评估，用于剖析裕固族和北方汉族人群的遗传背景。

测序平台：MGISEQ-2000

文章结论：本研究通过MGISEQ-2000对裕固族和北方汉族人群进行测序，并进行深入的法医遗传学分析，揭示了其独特的遗传特征。研究发现，高通量测序技术在分离全同胞和挑战性的半同胞案例中效率高，能够预测四个大陆人群的祖先起源，为海内外群体提供了信息丰富的祖源特征线索。

文章八：Development and validation of a novel 133-plex forensic STR panel (52 STRs and 81 Y-STRs) using single-end 400 bp massive parallel sequencing

DOI：10.1007/s00414-021-02738-1

发表期刊：International Journal of Legal Medicine

发表机构：

中国上海，复旦大学考古科学研究所

中国广州，南方医科大学法医学院

中国海南，海南医科大学基础医学与生命科学学院

中国广州，南方医科大学法医学院

中国上海，复旦大学考古科学研究所

研究对象：人类DNA标准品，男性供体血卡、血液、唾液等样本

使用技术或方法：基于多重PCR技术建库和MGISEQ-2000（SE400）测序

测序平台：MGISEQ-2000

文章结论：本研究开发并验证了一种基于多重PCR技术设计的133×法医STR引物池（包含52个STRs和81个Y-STRs以及一个Y-InDel（M175）），该引物池能够克服毛细管电泳（CE）方法在扩增子大小分离和可用荧光团方面的固有限制，可以同时对大量法医STRs进行测序。在约2185次基于MGISEQ-2000的测试和约2500次基于毛细管电泳（CE）的DNA分型验证实验中，基于MPS技术设计的方案在各种样本数量和质量的条件下均表现出了稳定、可靠和可重复的性能，符合法医DNA质量保证指南。

文章九：Development a multiplex panel of AISNPs, multi-allelic InDels, microhaplotypes, and Y-SNP/InDel loci for multiple forensic purposes via the NGS

DOI：10.1002/elps.202100253

发表期刊：Electrophoresis

发表机构：

中国西安，西安交通大学口腔医学院，陕西省颅面精准医学研究重点实验室

中国贵州，贵州医科大学法医学教研室

中国广州，南方医科大学法医学学院，广州市法医多组学精密鉴定重点实验室

研究对象：中国陕西汉族、中国回族和中国蒙古族群体

使用技术或方法：高通量测序技术

测序平台：DNBSEQ平台

文章结论：本研究基于先前选择的组源信息单核苷酸多态性（SNP）、多等位基因插入/缺失（InDel）多态性、微单倍型和Y染色体SNP/InDel位点，构建了涵盖不同分子遗传标记的多重扩增系统，并通过DNBSEQ平台评估了该系统对中国陕西汉族、中国回族和中国蒙古族群体的法医鉴定效率。研究发现，大多数蒙古族个体可以根据选定的祖源信息SNPs与陕西汉族和回族区分开。

所选InDels和微单倍型在这三种群体中均显示出多等位基因变异，并具有相对较高的遗传多态性，表明这些位点可以为个体识别和亲子鉴定提供更高的鉴定效率。研究结果表明该多重扩增系统搭配DNBSEQ平台可以同时进行个体识别、亲子分析、混合样本分解、法医祖源信息分析和Y染色体单倍群推断，为法医鉴定提供丰富的线索。

文章十：Sequenced-based Rwanda population provides insights into demographic history

DOI：10.1002/elps.202300161

发表期刊：Electrophoresis

发表机构：

中国西安，西安交通大学生物证据科学院法医学学院

中国香港，香港城市大学计算机科学系

卢旺达基加利，卢旺达大学医学与健康科学学院生物医学实验室科学系

中国陕西，西北农林科技大学生命科学学院

中国成都，四川大学生命科学学院

深圳华大智造科技股份有限公司

研究对象：卢旺达人群

使用技术或方法：使用高通量测序技术分析了185名卢旺达人的296个遗传位点

测序平台：DNBSEQ平台

文章结论：本研究通过DNBSEQ平台对卢旺达人群进行了深入的遗传学分析，揭示了殖民和种族灭绝历史对卢旺达现有遗传结构的影响。研究发现的所有位点对于卢旺达人群的法医鉴定和亲子鉴定都具有较高的信息价值。此外，研究指出卢旺达人群与其他非洲人群在遗传背景上相似但略有不同，卢旺达人属于非洲人群，与邻国人群不可分割，但由于殖民、战争等原因，与欧洲和美洲人群也很相近。  

为受害者发声，帮遇难者找到家，将犯人绳之以法，让千里寻亲的故事有个结局，法庭科学的发展为“平安中国”、“法治中国”建设注入新的动力。高通量测序技术在发现犯罪、揭露犯罪、证实犯罪及预防犯罪中发挥着越来越重要的作用，华大智造的试剂、设备与软件在法庭科学的应用中已经积累了一定的实践基础。

华大智造始终秉承着“创新智造引领生命科技”的理念，将持续提升技术平台和核心产品，满足案件侦破中常见的个体识别、亲子鉴定、疑难检材分析、法医数据库建设等需求，为维持法庭公正提供更科学、更便捷、更高效的核心工具。

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