电离辐射对个体识别的影响分析_曹琴琴.pdf

收稿日期:2022 08 19;修订日期:2022 12 16作者简介:曹琴琴(1980)，女，硕士，副研究员，从事安检辐射防护与辐射射线应用研究工作。第 41 卷第 1 期2023 年 2 月江西科学JIANGXISCIENCEVol 41 No 1Feb 2023doi:1013990/j issn1001 3679 202301007电离辐射对个体识别的影响分析曹琴琴，荣海博，任翔，姜玲玲，金川，张涛(公安部第一研究所，北京，102200)摘要:研究采用不同剂量和不同类型辐射射线照射后的 DNA 能否进行个体识别。准备人工合成的 FAM 标记单链 DNA 样品和 293T 双链 DNA 样品，应用 X 射线、伽马射线、电子束分别对 DNA 样品照射不同剂量，然后采用 FISCAN GA118 16A 遗传分析仪对单链 DNA 样品和 Identifiler Pluse 试剂盒扩增后的双链 DNA 样品进行检测，测定其荧光强度及基因座个数。在照射剂量分别为35 Gy、70 Gy、105 Gy 时，单链 DNA 的荧光强度分别降为 1 500 rfu、600 rfu、0 rfu，双链 DNA 的基因座均可检出 16 个;当照射剂量逐渐增加到 10 kGy、25 kGy、50 kGy，双链 DNA 的基因座个数有减小趋势，照射剂量50 kGy 时部分 DNA 样品的基因座个数小于10 个。对于单链 DNA，采用 10 kV 的 X 射线照射，照射剂量累计到 105 Gy 以上时，单链 DNA 全部断裂，且断裂程度已无法识别;对 293T 双链 DNA，采用 10 kV 的 X 射线、60Co 伽马射线和 2 5 MeV 的电子束分别照射，照射剂量累计到 50 kGy 时，对 DNA 的破坏程度已影响到个体识别。关键词:单链 DNA;双链 DNA;X 射线中图分类号:Q691文献标识码:A文章编号:1001 3679(2023)01 034 06Analysis of the Influence of Ionizing adiationon Individual ecognitionCAO Qinqin，ONG Haibo，EN Xiang，JIANG Lingling，JIN Chuan，ZHANG Tao(The First esearch Institute of Ministry of Public Security of P C，Beijing 102200，PC)Abstract:This paper studies whether DNA irradiated with different doses and types of radiation canbe used for individual identification Prepare artificial fam labeled single stranded DNA samplesand 293T double stranded DNA samples，irradiate the DNA samples with different doses by X ray，gamma ray and electron beam，and then use FISCAN GA118 16A genetic analyzer to detectthe single stranded DNA samples and the double stranded DNA samples that amplified by Identi-filer Pluse kit，and determine the fluorescence intensity and the number of loci When the irradia-tion dose was 35 Gy，70 Gy and 105 Gy respectively，the fluorescence intensity of single strandedDNA decreased to 1500 rfu，600 rfu and 0 rfu respectively，and 16 loci of double stranded DNAcould be detected;When the irradiation dose gradually increased to 10 kGy，25 kGy and 50 kGy，thenumber of loci of double stranded DNA tended to decrease When the irradiation dose was 50 kGy，the number of loci of some DNA samples was less than 10 For single stranded DNA，when the ir-radiation dose is accumulated to more than 105 Gy with 10 kV X ray irradiation，all single stran-ded DNA is broken，and the degree of breakage can not be recognized 293T double strandedDNA was irradiated with 10 kV X ray，60Co gamma ray and 2 5 MeV electron beam respectivelyWhen the irradiation dose accumulated to 50 kGy，the degree of DNA damage had affected individu-al identificationKey words:single strand DNA;double strand DNA;X ay0引言人类生存在辐射环境中，除宇宙射线、自然界矿物质衰变产生放射性引起的天然照射外，还包括医学检查 X 射线等导致的人工照射。通常，处于一定剂量范围内的辐射照射损伤，人体可通过自身调节来适应或修复。但急性大剂量的辐射照射会诱发人体细胞死亡、突变，其中，DNA 辐射损伤是引起一切辐射生物效应的最基本、最重要的原初损伤1 4。既往采用 X 射线、伽马射线、电子束、重离子等作为照射源，由电离辐射诱发 DNA 突变的内因及诱变机理、链断裂程度与射线类型、射线能量、照射剂量的相关性及变化趋势进行了诸多研究5。电离辐射会导致 DNA 突变、断裂，其中，DNA 双链断裂(DSB)是导致细胞死亡和变异的主要因素，断裂量、断裂程度或水平与辐射剂量呈正相关。实验结果由于选取细胞的部位、类别等不同而产生差异性结果5 15。但因电离辐射损伤引起 DNA 的断裂或变异，是否会影响个体识别，则鲜见于研究报道。DNA 几乎包含着个人全部的遗传信息，蕴含在人体的毛发、骨骼、血液、唾液等所有人体组织和分泌物中，与生俱有，并终身保持不变，是个人信息安全的重要组成部分。从公共安全的角度出发，法医对生物物证进行 DNA 分析的目的是进行个体识别，并依法收集嫌疑人犯罪证据或维护个人鉴证信息安全。基因组 DNA 中存在着一类串联重复序列，其串联重复单位的数目在人群中存在较大差异，具有高度多态性，其中重复单位长度为 2 6 bp 的重复序列称为微卫星 DNA，也叫短串联重复序列(ST)。随着科技的发展，常染色体 PC ST 分析技术非常成熟，具有高效、快速、灵敏、自动化程度高、能复合扩增等优点，主要用于个体识别和亲缘鉴定。在目前的 PC ST遗传分析技术中，会对 16 个基因座进行检测，在个体识别鉴定中，检出的基因座数量需大于 9 个才具备个体识别的条件16。本文拟采用 10 kV 的 X 射线、60Co 伽马射线和2 5 MeV 的电子束对纯 DNA 样品进行辐照，旨在研究经过不同射线类型、不同射线能量和不同照射剂量辐照后的 DNA，还能否进行个体识别，以及影响程度与射线类型、射线能量和照射剂量的关系。1材料与方法1 1材料与样品制备实验采用的样品有2 种，1 号样品是人工合成的用 FAM 标记的单链 DNA，将浓度为 100 ng/L的 76 bp 单链 DNA 稀释 10 倍，即稀释后浓度为10 ng/L，取 10 L 滴在如图 1 所示的滤纸上，标记样品所在区域，放在无阳光处自然晾干即完成1 个样品制备。2 号样品是人工合成的 293T 双链DNA，浓度是10 ng/L，取10 L 滴在如图1 所示的滤纸上，采用与 1 号样品同样的方法完成样品制备。本实验中选取人工合成的双链 DNA，可避免因细胞类型和选取部位不同对研究结果带来的差异，此外作为对照，采用了单链 DNA 和双链DNA 2 种样品。实验还需准备 Identifiler Pluse 扩增试剂盒、样品取样器。图 1滤纸1 2实验方法1 2 1X 射线实验本实验采用的射线源为北京中盾安民分析技术有限公司生产的 AM I 型10 kV 便携式 X 射线源，射线源最大工作电流0 15 mA，额定功率 8 5 W。实验前，在中国计量科学研究院对该射线源进行了标定。实验步骤:1)制备1 号样品4 片，分别编号为X1 1、X1 2、X1 3、X1 4;2)制备 2 号样品 4片，分别编号为 X2 1、X2 2、X2 3、X2 4;3)将样品 X1 1 和样品 X2 1 留做对照样品;4)将样品 X1 2、X1 3、X1 4 依次如图 2 所示固定在射线源出口处进行辐照，照射剂量依次为 35 Gy、70 Gy、105 Gy;5)将样品 X2 2、X2 3、X2 4 依次如图 2 所示固定在射线源出口处进行辐照，照射剂量依次为 35 Gy、70 Gy、105 Gy;6)将辐照后的 6 片样品和留做对照的 2 片样品一并送到检测处检测。经过检测，2 号样品 X2 2、X2 3、X2 4 辐53第 1 期曹琴琴等:电离辐射对个体识别的影响分析照效果不明显，之后又加大剂量进行实验。重新制备了4 片2 号样品，编号分别是 X2 5、X2 6、X2 7、X2 8，制备方法与上述相同，其中样品X2 5 留作对照样品，对样品 X2 6、X2 7、X28 按上述实验方法分别进行辐照，照射剂量依次是 10 kGy、25 kGy、50 kGy。图 210 kV 便携式 X 射线源12 2伽马射线实验伽马射线实验采用了60Co放射源，射线的平均能量为 1 25 MeV，射线源活度 50 Ci，实验在南京航空航天大学材料学院钴源实验室完成。因上述 X 射线实验中单链 DNA样品的辐照结果已能说明问题，在伽马射线实验中只采用了 2 号样品。样品制备方法与上述相同，共制备了 7 个样品，编号分别为 Y2 1、Y2 2、Y2 3、Y2 4、Y25、Y2 6、Y2 7。1)将样品 Y2 7 留作对照;2)将样品(Y2 1)(Y2 6)照射剂量 10 kGy，将照射后的样品打孔取样送去检测;3)将样品(Y2 1)(Y2 6)继续照射 15kGy，使得样品的累计照射剂量达到 25 kGy，将照射后的样品打孔取样送去检测;4)将样品(Y2 1)(Y2 6)继续照射 25 kGy，使得样品的累计照射剂量达到50 kGy，将照射后的样品打孔取样送去检测。1 2 3电子束实验电子束实验采用 2 5 MeV的电子加速器，实验在扬州扬辐科技有限公司的电子加速器上完成，实验样品为 2 号样品。样品制备方法与伽马射线实验相同，共制备了 7 个样品，编号分别为 E2 1、E2 2、E2 3、E2 4、E2 5、E2 6、E2 7。具体实验方法也与伽马射线实验相同，将样品 E2 7 留作对照，将样品(E2 1)(E2 6)依次照射剂量10 kGy、25 kGy、50 kGy。1 3检测方法经上述不同剂量照射后的样品和对照组