抓逃犯比张学友演唱会还管用的基因技术,了解一下?-深度-知识分子

抓逃犯比张学友演唱会还管用的基因技术,了解一下?

2018/10/19
导读
今年4月,有一则轰动全球的大新闻:上世纪70~80年代曾在美国加州犯案几十起,涉嫌至少12宗谋杀、45宗强奸和多宗盗窃案的“金州杀手”落网了!那么,警方是怎么抓到人的呢?背后的功臣竟然是基因技术!

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本文来自:CellPress细胞科学


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今年4月,有一则轰动全球的大新闻:上世纪70~80年代曾在美国加州犯案几十起,涉嫌至少12宗谋杀、45宗强奸和多宗盗窃案的“金州杀手”落网了!一名72岁的前警察约瑟夫·詹姆斯·迪安杰洛(Joseph James DeAngelo)被警方拘捕。自此,40年的悬案终于宣告破解。


那么,警方是怎么抓到人的呢?背后的功臣竟然是基因技术!警方将执法部门基因数据库与线上家族基因数据库进行比对,通过计算模型找到了连环杀手的家族成员,从而锁定了嫌犯。10月11日Cell(《细胞》)杂志刊登的一篇研究文章,进一步分析了这种搜索方式的拓展潜力。


执法数据库 VS 家族基因数据库


如果你是推理迷,肯定知道DNA在警方破案过程中的重要性。但对于连环杀人案来说,凶手大多是“无差别杀人”,他与受害人基本毫无关系,如果从未有过任何犯罪记录,即使在犯罪现场提取到了DNA,也无从比对。困扰了警方近30年的白银杀人案即是如此。


而家族基因数据库却是一个数据量更庞大的数据库,使用者的目的通常是为自己寻祖溯源,一些被收养者也想借助其寻找亲人。如果能将执法部门的基因数据库与家族基因数据库进行比对,显然能为警方成倍数扩大基因的比对范围。


但难点在于,这两个数据库使用的是截然不同的基因标记体系。而且执法基因数据库的基因标记体系比较老旧,许多DNA图谱采集自20世纪90年代甚至更早。斯坦福大学生物学教授诺亚·罗森伯格(Noah Rosenberg)向Cell Press解释道,“在这次研究中,我们试图解决一个问题,我们能不能根据老的基因标记体系,对更现代的基因标记体系进行检测,并对采样个体进行匹配,以确认亲属关系。


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超过30%的研究对象被准确配对


美国联邦调查局及其他执法机构所使用的执法数据库叫作“DNA联合索引系统”(CODIS)。其采集的DNA样本为短串联重复(STR)标记,属于在DNA非编码区的一种拷贝数变异。(该体系原先使用了13个标记;最近系统进行了更新,目前包含20个标记。)相比之下,家族基因数据库的原理则是在数十万个基因组位点(SNPs)的中寻找区别。


在去年发表的一篇研究论文中,罗森伯格的研究团队报告称,通过软件可以匹配两个数据库中的共同采样个体,即使基因型数据集没有共同的基因标记也可以。通过13种标记版本的CODIS,匹配率达到90%以上,通过20种标记版本的CODIS,匹配率高达到99%。关键点在于,每个STR都包围在数十万个SNPs当中,而这些SNPs是与该STR一起进行遗传的。因此,通过一个人的SNPs基因型,可以部分判断其临近STR的基因型,反之亦然。当这些微妙的关联在许多STRs身上不断累积时,就有可能对某个SNP与某个STR进行匹配。


新的论文在该研究的基础之上,试图探寻相同的方法是否能够用于关联直系亲属。研究人员选取了872名具有兄弟姐妹关系或亲子关系的个体作为研究对象,结果发现,当一名个体进行过STR基因标记分析,而另一名个体进行过SNP基因标记分析时,大约有30%~32%的亲子关系和35%~36%的兄弟姐妹关系可以实现关联。


也就是说,罗森伯格的研究团队证明了一条原理:利用两个数据库中的非重叠遗传标记,超过30%的研究对象可以被准确配对,并确定其正确的亲属关系。


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新发现的大用途


罗森伯格向Cell Press解释道,这项研究的目的在于,为法医遗传学和基因组隐私的相关讨论提供数据。他表示:“我们希望证明,这些不同类型的数据库可以在何种程度上实现相互关联。对于公众来说,重要的是要知晓,这两种基因数据类型的信息是可以进行关联的,而且往往是通过大家意想不到的方式。


其实,这项新发现不仅仅能帮助警方破案,它还可以被用于其他很多有趣的领域:如生态学家在研究野外生物时,可以通过这种基因对比技术去判断,生活在某一区域的动物是否是原先采集过DNA的古老动物种群的后代,在仅有STR数据时也有效。同时,还可以对古人的DNA片段进行相互关联,比如对某个古墓中的多个采集样本进行检测的时候。


相信基因比对技术能帮助人们解开更多的未解之谜!



注:本文授权转载自CellPress细胞科学。


该论文刊载于Cell Press细胞出版社旗下旗舰期刊Cell(《细胞》)。


论文原标题:Statistical detection of relatives typed with disjoint forensic and biomedical loci.”     

论文网址:

http://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(18)31180-2 

DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2018.09.008


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