[go: up one dir, main page]

KR101716108B1 - Forensic profiling by differential pre-amplification of STR loci - Google Patents

Forensic profiling by differential pre-amplification of STR loci Download PDF

Info

Publication number
KR101716108B1
KR101716108B1 KR1020150112362A KR20150112362A KR101716108B1 KR 101716108 B1 KR101716108 B1 KR 101716108B1 KR 1020150112362 A KR1020150112362 A KR 1020150112362A KR 20150112362 A KR20150112362 A KR 20150112362A KR 101716108 B1 KR101716108 B1 KR 101716108B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
str
dna
amplification
primer
locus
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
KR1020150112362A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20170018994A (en
Inventor
최철용
함선규
우광만
김세용
서보영
Original Assignee
대한민국
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 대한민국 filed Critical 대한민국
Priority to KR1020150112362A priority Critical patent/KR101716108B1/en
Publication of KR20170018994A publication Critical patent/KR20170018994A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101716108B1 publication Critical patent/KR101716108B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6813Hybridisation assays
    • C12Q1/6827Hybridisation assays for detection of mutation or polymorphism
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6876Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes
    • C12Q1/6888Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes for detection or identification of organisms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q2525/00Reactions involving modified oligonucleotides, nucleic acids, or nucleotides
    • C12Q2525/10Modifications characterised by
    • C12Q2525/151Modifications characterised by repeat or repeated sequences, e.g. VNTR, microsatellite, concatemer
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q2563/00Nucleic acid detection characterized by the use of physical, structural and functional properties
    • C12Q2563/107Nucleic acid detection characterized by the use of physical, structural and functional properties fluorescence
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q2563/00Nucleic acid detection characterized by the use of physical, structural and functional properties
    • C12Q2563/143Magnetism, e.g. magnetic label
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q2600/00Oligonucleotides characterized by their use
    • C12Q2600/124Animal traits, i.e. production traits, including athletic performance or the like

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

법과학 DNA 시료는 물리적으로 손상이 심한 경우가 많고 매우 적은 농도로 존재하므로 STR(Short Tandem Repeats) 프로파일(profile)을 얻는데 문제가 된다. 본 발명은 선행 증폭 방법이 증폭산물의 길이가 긴 유전좌위(loci)의 STR 패턴을 복구할 수 있는 강력한 수단임을 확인한 것으로서, 본 발명의 방법은 손상된 DNA 시료로부터 STR profile을 얻는데 매우 유용하다. 또한, DNA의 손상 정도나, 손상된 패턴에 따라서 사용할 프라이머(primer)를 선택할 수도 있으며, 사용할 프라이머의 종류 선택과 프라이머 농도와 각각의 비율을 조절하여 선행 증폭하는 등으로 응용될 수 있다. 본 발명의 분별 선행 증폭을 통해 손상이 심하고 농도가 적은 시료에서도 STR 패턴을 실효성 있게 분석할 수 있게 되어, 관련 분야에 널리 응용될 수 있을 것이다.Forensic DNA samples are often physically damaged and present at very low concentrations, which is problematic in obtaining STR (Short Tandem Repeats) profiles. The present invention confirms that the pre-amplification method is a powerful means of recovering the STR pattern of long loci of amplification products, and the method of the present invention is very useful for obtaining the STR profile from a damaged DNA sample. In addition, a primer to be used may be selected according to the degree of damage of the DNA or the damaged pattern, and the primer can be selected by selecting the type of primer to be used, and adjusting the ratio of the primer to each primer. The STR pattern can be effectively analyzed even in a sample which is damaged and has a low concentration through the differential amplification of the present invention, and thus it can be widely applied in the related field.

Description

STR 유전좌위의 분별 선행 증폭을 통한 유전자 감식 방법{Forensic profiling by differential pre-amplification of STR loci}[0002] Forensic profiling by differential pre-amplification of STR loci [

본 발명은 STR(Short Tandem Repeats) 유전좌위의 분별 선행 증폭을 통한 유전자 감식 방법에 관한 발명으로서 유전자 감식 분야 및 법의학적 타이핑(forensic typing) 분야에 속한다.The present invention belongs to the field of genetic detection and forensic typing as an invention relating to a gene detection method by differential amplification of STR (Short Tandem Repeat) genetic loci.

개체 식별을 위한 유전자 감식은 90년대 초반부터 연쇄중합반응(Polymerase Chain Reaction; 이하 PCR이라 함)을 이용한 Amp-FLP(Amplication Fragment length Polymorphism) 타이핑 방법이 본격적으로 사용되고 있으며, 이러한 원리는 강력사건을 대상으로 한 법의학적 타이핑(Forensic typing)이나 DNA 데이터베이스 구축에도 적용되고 있다.Since the early 1990s, the Amp-FLP (Amplification Fragment Length Polymorphism) typing method using Polymerase Chain Reaction (PCR) has been in full use since the early 1990s. (Forensic typing) or DNA database construction.

유전자 감식 분야에서는 짧은연쇄반복(short tandem repeat; 이하 STR이라 함)이 활용되는 경우가 많은데, 법과학 분야에서 주로 사용되는 STR은 사람의 유전체(genome)의 비암호화 영역(non-coding region)에 존재하며, 이는 2~13개의 염기서열이 하나의 단위가 되어 수백 번 반복되는 미세위성체(microsatellite)이다. STR은 개인마다 핵심반복단위(core repeat unit)의 반복수(repeat number)가 다르게 나타나고 개인마다 고유한 값을 가지기 때문에 개인 식별과 혈연 관계의 확인 등의 목적으로 많이 활용하고 있다.In the field of gene detection, short tandem repeats (STRs) are often used. STRs, which are used mainly in the forensic field, exist in the non-coding region of human genome. , Which is a microsatellite in which 2 to 13 nucleotides are repeated as a unit several hundred times. Since STR has a different repeat number of core repeat units for each individual and has a unique value for each individual, STR is widely used for identifying individuals and identifying blood relations.

STR 분석법은 법과학적 분석법 중 가장 자주, 광대하게 사용이 되고 있으며, 그 분석 결과는 범죄 현장에 존재하는 혈흔, 정액, 머리카락, 침 등을 포함한 생물학적 증거로 종종 법정에서 사용되고 있다. STR 분석을 통해 얻어진 DNA profile은 화재나 홍수, 오래된 유해, 토막 살인 등으로 인해 얼굴이나 지문으로 개인식별이 어려운 사건에서 개인식별에 특히 유용하게 사용된다. 뿐만 아니라 이러한 STR 분석법은 식물의 종을 분류하는데도 응용되는데, 마리화나의 DNA 정보를 통하여 발견된 마리화나의 분류뿐 아니라 뿌리, 줄기, 씨앗 등의 위치 또한 구분이 가능하다. The STR method is the most frequently used and widely used method of forensic analysis, and its analysis is often used in the court for biological evidence including blood, semen, hair, saliva, etc. that are present in crime scenes. The DNA profile obtained through the STR analysis is particularly useful for identification of individuals in cases where it is difficult to personally identify them by face or fingerprint due to fire, flood, old harm, or slice murder. In addition, this STR method is also applied to classify plant species. It is possible to distinguish not only the marijuana classification found through DNA information of marijuana, but also the location of roots, stem, and seeds.

현재 법과학 실무에서는 PCR로 얻은 증폭 산물을 전기영동법으로 분리하여 길이의 차이에 따른 STR의 반복 수를 조사하여 STR 유전자형을 분석하고 있는데, 이때 여러 STR 유전좌위에 대한 증폭 산물이 동시에 얻어질 수 있도록 다중증폭 PCR(multiplex PCR)이 많이 이용된다. 이러한 분석법은 미세한 염기 차이도 구별이 가능한 해상도를 갖고 있어 증폭 산물의 길이를 정확하게 확인할 수 있으며, 형광표지자가 부착된 프라이머(primer)를 이용하여 증폭 산물을 자동화된 장비에서 쉽고 빠르게 검출할 수 있다. 그러나 이 방법은 증폭 산물의 염기서열을 확인할 수 없을 뿐 아니라 사용할 수 있는 형광표지자의 수 및 증폭 산물의 크기에서 제한이 있다. 기존의 염기서열을 분석하는 방법인 Sanger 기반의 염기서열 분석법은 정확하게 염기서열 정보를 얻을 수는 있지만, 개인유전체 분석(personal genome analysis) 등 대용량의 DNA 염기서열 정보를 얻어야 하는 연구 분야에 적용하는 것은 분석에 걸리는 시간, 노동력, 비용 측면에서 비효율적인 면이 있었다.  In the current forensic science practice, PCR amplification products are separated by electrophoresis, and STR genotypes are analyzed by examining the number of STR repeats according to the difference in length. At this time, multiplex amplification products Amplification PCR (multiplex PCR) is often used. These assays have a resolution that can distinguish microscopic base differences, so that the length of the amplification product can be accurately determined, and the amplified product can be detected easily and quickly from the automated equipment using a fluorescent marker-attached primer. However, this method is not only able to identify the base sequence of the amplification product, but also has limitations on the number of fluorescent markers available and the size of amplification product. The Sanger-based sequencing method, which is a method for analyzing the existing nucleotide sequence, can accurately obtain the nucleotide sequence information, but it is applied to the research field in which a large amount of DNA sequence information such as personal genome analysis is required There were inefficiencies in terms of analysis time, labor, and cost.

또한, STR분석을 통한 정확한 DNA profiling은 손상된 법의학적 증거로 인해 어려움을 겪고 있다. 생물학적 증거가 외부 환경에 노출된 기간이나 노출된 환경의 상태에 따라서 DNA는 물리적, 화학적 손상을 받게 된다. 사람의 세포나 조직에 존재하는 DNA는 de-purination, nucleotide oxidation, DNA strand cross-liking, 또는 DNA의 화학적 변화 등의 다양한 병변이 존재한다. DNA의 상태 또한 종종 이중나선의 물리적 절단으로 인해 단편화가 일어난다. DNA 절단 효소로 인한 손상이나 단편화는 오랜 시간이 지난 생물학적 증거에서 추출된 법과학적 증거에서 종종 나타나는 현상인데, 증폭산물의 길이가 긴 STR 유전좌위는 가장 먼저 그리고 가장 크게 영향을 받게 되므로 DNA 단편화에 가장 민감한 부분이라 할 수 있어서, 손상된 법의학적 증거를 사용하여 STR 분석을 하였을 때 증폭산물의 길이가 커질수록 형광단위(fluorescence unit)의 높이가 낮아지는 현상이 일반적으로 나타나게 된다.In addition, accurate DNA profiling through STR analysis has been hampered by compromised forensic evidence. DNA is subject to physical and chemical damage depending on the duration of exposure to the external environment or the state of the exposed environment. DNA present in human cells and tissues is present in various lesions such as de-purination, nucleotide oxidation, DNA strand cross-liking, or chemical changes in DNA. The state of DNA is also often fragmented due to the physical cleavage of the double helix. Damage or fragmentation due to DNA cleavage enzymes is often seen in forensic evidence derived from biological evidence over a long period of time. STR genotypes with long amplification products are the first and most affected, This is a sensitive area, and when the length of the amplification product is increased by the STR analysis using damaged forensic medical evidence, the height of the fluorescence unit is generally lowered.

이러한 문제점을 극복하기 위해 증폭산물의 길이를 일정 크기 이하로 줄인 Mini-STR 분석법이 개발되었고 이 방법을 통해 손상된 DNA에서 효과적으로 STR 분석을 도출해 내고 있으나, 기존의 STR 데이터 베이스와 호환이 되지 못하는 등 단점이 존재한다. DNA 회복 효소를 통해 화학적으로 손상된 DNA를 복구하여 효과적인 STR 분석을 도출하기 위한 방법도 개발이 되어 있으나 DNA 손상시 변형이 일어나 복구가 어렵기 때문에 이러한 방법으로도 완전한 STR profile이 얻어지기 힘들다는 제한이 있다. 손상된 DNA의 분석 효율을 증가시키기 위한 방법으로 혼성화를 통해 STR 유전좌위를 풍부화하는 방법 또한 제시되고 있으나 이 방식 또한 깨끗한 STR profile을 얻기 위해서 매우 많은 양의 DNA가 필요하다는 단점이 있다.In order to overcome this problem, the Mini-STR method has been developed which reduces the length of the amplification product to a certain size or less. This method effectively derives the STR analysis from the damaged DNA, but it is not compatible with the existing STR database Lt; / RTI > Although a method for recovering chemically damaged DNA through DNA repair enzymes has been developed to obtain an effective STR analysis, it is difficult to obtain a complete STR profile even by this method because DNA damage is difficult to repair due to deformation. have. A method of enriching the STR locus through hybridization has also been proposed as a method for increasing the efficiency of damaged DNA, but this method also has a disadvantage in that a very large amount of DNA is required to obtain a clean STR profile.

오래된 생물학적 시료나 법과학적 시료는 일반적으로 손상이 진행되어 있고 그 시료의 양도 매우 적은 편이기 때문에 효과적으로 STR profile을 복구할 수 있는 실험방법의 개발이 매우 중요하다. 이에, 본 발명자들은 바이오틴화 프라이머를 사용하여 타겟 STR 유전좌위를 선 증폭한 뒤 스트렙타비딘 자성 비드를 사용하여 추출하여 STR 분석에 사용, 손상된 DNA에서 효과적인 STR profile을 얻을 수 있는 새로운 방법을 개발하였고, Primer간의 비율 조절을 통해 손상된 DNA에서 증폭산물의 길이가 긴 유전좌위의 STR profile을 복구할 수 있으며 증폭산물의 길이에 따른 분별 선행 증폭을 통해 손상된 법의학적 혈액 시료에서 효과적인 STR profile을 얻었을 수 있음을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.It is important to develop an experimental method that can effectively restore the STR profile because old biological samples or legal scientific samples are generally damaged and the amount of the sample is very small. The present inventors have developed a new method for obtaining an effective STR profile from damaged DNA by using a biotinylated primer to amplify a target STR locus and then extracting it using streptavidin magnetic beads for STR analysis , And primers, it is possible to recover the STR profile of the long-length amplified product in the damaged DNA and to obtain an effective STR profile in the forensic blood sample that has been damaged by pre-amplification according to the length of the amplified product The present invention has been completed.

본 발명의 목적은, STR(Short Tandem Repeats) 유전좌위(loci)의 분별 선행 증폭을 통해 유전자를 감식하는 새로운 방법을 마련함으로써, 손상이 심하고 시료의 양이 매우 적은 유전자에 대해 보다 정확한 감식 결과를 제공할 수 있는 방안을 제시하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a new method of detecting a gene by preliminary amplification of STR (Short Tandem Repeats) genetic loci, thereby providing a more accurate detection result for a gene having a severe damage and a very small sample amount And provide a plan that can be provided.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은In order to achieve the above object,

1) 분석 대상이 되는 DNA 시료에서 타겟(target) STR(Short tandem repeats) 유전좌위를 하나 또는 둘 이상 결정하는 단계;1) determining one or more target STR (Short tandem repeats) genetic loci in a DNA sample to be analyzed;

2) 단계 1)에서 결정된 STR 유전좌위에 대응되는 프라이머들을 이용하여 증폭시키는 선행 증폭 단계;2) a pre-amplification step of amplifying using the primers corresponding to the STR genetic loci determined in step 1);

3) 자성비드(magnetic bead)를 이용하여 단계 2)의 선행 증폭을 거친 산물 중 자성비드에 결합된 타겟 STR 유전좌위를 회수하는 단계;3) recovering the target STR locus bound to magnetic beads in the product that has undergone prior amplification of step 2) using a magnetic bead;

4) 프라이머를 이용하여 단계 3)을 거친 유전좌위를 다시 증폭시키는 단계; 및4) amplifying the genetic locus through step 3) using the primer; And

5) 단계 4)에서 증폭된 산물로부터 STR을 분석하는 단계;를 포함하는, 손상된 DNA로부터 STR 프로파일(profile)을 분석하는 방법을 제공한다.5) analyzing the STR from the amplified product in step 4).

또한, 상기 방법을 이용하여 STR 프로파일(profile)을 분석한 결과를 평가함으로써 특정 생물을 판정하거나 특정 인물의 신원을 확인하는 방법을 제공한다.The present invention also provides a method for determining a specific organism or identifying a specific person by evaluating the result of analyzing a STR profile using the above method.

본 발명은 STR(Short Tandem Repeats) 유전좌위(loci)의 분별 선행 증폭을 통해 유전자를 감식하는 새로운 방법을 제공함으로써, 손상이 심하고 시료의 양이 매우 적은 유전자에 대해 보다 정확한 감식 결과를 도출할 수 있으므로, 개체 식별, 범죄 현장에서의 용의자 추적 및 신원 확인 등 다양한 법과학 분야에서 유용하게 활용될 수 있다. The present invention provides a novel method for detecting genes by preliminary amplification of STR (Short Tandem Repeats) genetic loci (loci), thereby providing more accurate detection results for genes that are severely damaged and have a very small sample volume Therefore, it can be useful in various forensic science fields such as identification of individuals, tracking of suspects in a crime scene, and identification.

도 1a는 STR(Short Tandem Repeats) 유전좌위를 선행 증폭하는 방법을 간단히 도면으로 나타낸 것이다.
도 1b는 하나의 STR 유전좌위(locus)를 선행 증폭 하였을 때의 STR 분석 효율을 비교한 도이다.
도 1c는 D18S51, Penta E, D16S539, CSF1PO, Penta D, D8S1179, TPOX 및 FGA 8개의 유전좌위에 대한 멀티플(multiple) 선행 증폭 결과를 나타낸 도이다.
도 2a는 D18S51과 Penta E의 프라이머를 1:1 비율과 0.5:1 비율로 하여 각각 선행 증폭시킨 결과를 나타낸 도이다.
도 2b는 D16S539, CSF1PO 및 Penta D의 프라이머를 1:1:1 및 0.5:1:1.5의 비율로 각각 선행 증폭시킨 결과를 나타낸 도이다.
도 2c는 D8S1179, TPOX 및 FGA의 프라이머를 1:1:1 및 0.5:1:1.5의 비율로 각각 선행 증폭시킨 결과를 나타낸 도이다.
도 2d는 8개의 유전좌위(D18S51/D16S539/D8S1179: CSF1PO/TPOX: Penta E/Penta D/FGA)의 프라이머를 각각 0.5:1:1.5 및 1:2:3의 비율로 각각 선행 증폭시킨 결과를 나타낸 도이다(*표시는 다른 색의 fluorescence로 인한 pull-up peak).
도 3a는 증폭산물의 길이가 짧은 그룹(D18S51, D16S539, D8S1179, TPOX)과 길이가 긴 그룹(Penta E, CSF1PO, Penta D, FGA)로 나뉘어 선행 증폭한 결과를 나타낸 도이다(*표시는 다른 색의 fluorescence로 인한 pull-up peak).
도 3b는 더 극심한 손상을 입은 DNA의 분별 선행 증폭 결과를 나타낸 도이다.
도 4a는 대검찰청에서 보관하던 손상된 혈액 DNA 시료(42번)를 사용하여 Multiple 선행 증폭, 증폭 산물의 길이가 긴 STR 유전좌위(Penta E, CSF1PO, Penta D 및 FGA)그룹을 선행 증폭한 결과를 나타낸 도이다.
도 4b는 대검찰청에서 보관하던 손상된 혈액 DNA 시료(76번)로 도 4a에서와 같이 분석한 도이다.
FIG. 1A is a simplified diagram of a method for pre-amplifying an STR (Short Tandem Repeat) genetic locus.
FIG. 1B is a diagram comparing the STR analysis efficiency when one STR locus is pre-amplified.
FIG. 1C shows multiple pre-amplification results for eight genetic loci of D18S51, Penta E, D16S539, CSF1PO, Penta D, D8S1179, TPOX and FGA.
FIG. 2A is a diagram showing the results of preceding amplification of the primers D18S51 and Penta E at a 1: 1 ratio and a 0.5: 1 ratio, respectively.
FIG. 2B is a diagram showing the results of preliminary amplification of primers D16S539, CSF1PO and Penta D at a ratio of 1: 1: 1 and 0.5: 1: 1.5, respectively.
FIG. 2C shows the result of preliminary amplification of primers D8S1179, TPOX and FGA at a ratio of 1: 1: 1 and 0.5: 1: 1.5, respectively.
FIG. 2d shows the result of preliminary amplification of the primers of eight genetic loci (D18S51 / D16S539 / D8S1179: CSF1PO / TPOX: PentaE / PentaD / FGA) at the ratios of 0.5: 1: 1.5 and 1: 2: (* Indicates pull-up peak due to fluorescence of different colors).
3A shows a result of preliminary amplification in which the amplification products are divided into shorter groups (D18S51, D16S539, D8S1179, TPOX) and longer length groups (Penta E, CSF1PO, Penta D and FGA) Pull-up peak due to color fluorescence).
FIG. 3B is a diagram showing the results of preliminary amplification of more severely damaged DNA.
FIG. 4A shows the results of pre-amplification of multiple genetic loci (Penta E, CSF1PO, Penta D, and FGA) in long stranded amplification products using the damaged blood DNA sample (No. 42) stored in the Supreme Prosecutor's Office .
4B is an analysis of the damaged blood DNA sample (No. 76) stored in the Supreme Prosecutor's Office as shown in FIG. 4A.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 일 양태로서The present invention, in one aspect,

1) 분석 대상이 되는 DNA 시료에서 타겟(target) STR(Short tandem repeats) 유전좌위를 하나 또는 둘 이상 결정하는 단계;1) determining one or more target STR (Short tandem repeats) genetic loci in a DNA sample to be analyzed;

2) 단계 1)에서 결정된 STR 유전좌위에 대응되는 프라이머들을 이용하여 증폭시키는 선행 증폭 단계;2) a pre-amplification step of amplifying using the primers corresponding to the STR genetic loci determined in step 1);

3) 자성비드(magnetic bead)를 이용하여 단계 2)의 선행 증폭을 거친 산물 중 자성비드에 결합된 타겟 STR 유전좌위를 회수하는 단계;3) recovering the target STR locus bound to magnetic beads in the product that has undergone prior amplification of step 2) using a magnetic bead;

4) 프라이머를 이용하여 단계 3)을 거친 유전좌위를 다시 증폭시키는 단계; 및4) amplifying the genetic locus through step 3) using the primer; And

5) 단계 4)에서 증폭된 산물로부터 STR을 분석하는 단계;를 포함하는, 손상된 DNA로부터 STR 프로파일(profile)을 분석하는 방법을 제공한다.5) analyzing the STR from the amplified product in step 4).

STR을 사용한 DNA 분석은 사건현장이나 자연재해 시 채취된 법의학적 증거를 통한 개인 식별에 매우 유용하게 사용되고 있으나, 사건 현장에서 오래 노출이 되어 있었거나, 손상된 생물학적 증거에서 추출한 DNA는 손상이 되어 조각이 났으므로 STR의 분석이 어렵다. 본 발명에서는 바이오틴화 프라이머를 사용하여 STR 유전좌위를 선행 증폭한 뒤 자성비드로 회수하여 다시 증폭하는 방법이 손상된 DNA의 STR 분석효율을 증가시키는 효과적인 방법이라는 것을 확인하였다(실험예 1 및 도 1 참조). Although DNA analysis using STR is very useful for identification of individuals through forensic evidence gathered at the scene of an accident or natural disaster, DNA that has been exposed at the scene of the incident or extracted from damaged biological evidence is damaged, Analysis of the STR is difficult because it is strange. In the present invention, it was confirmed that a method of pre-amplifying the STR genetic locus using a biotinylated primer and then recovering it by magnetic beads and amplifying it again is an effective method for increasing the STR analysis efficiency of damaged DNA (see Experimental Example 1 and FIG. 1 ).

또한, 증폭산물의 길이가 긴 유전좌위의 경우 상대적으로 손상을 받기 더 쉽기 때문에 STR의 정확한 분석이 어려운데, 본 발명자들은 선행 증폭 시에 증폭산물의 길이에 따라 각각의 프라이머의 비율을 조절한 결과, 보다 길이가 긴 유전좌위에 대해서도 정확한 STR 분석이 가능함을 확인하였다(실험예 2 및 도 2 참조).In addition, since it is relatively easy to damage the genetic locus of a long amplification product, it is difficult to accurately analyze the STR. The present inventors adjusted the ratio of each primer according to the length of the amplification product in the previous amplification, It was confirmed that accurate STR analysis was possible even for a long-length genetic locus (see Experimental Example 2 and FIG. 2).

아울러, 증폭산물의 길이에 따라 길이가 긴 그룹과 짧은 그룹으로 나눈 뒤 각각 선행증폭을 하여 심각하게 손상된 법과학 DNA 샘플에서 효과적으로 STR 분석 효율을 증가시킬 수 있었다(실험예 3, 도 3 및 도 4 참조) In addition, according to the length of the amplification products, it was possible to effectively increase the STR analysis efficiency in seriously damaged forensic DNA samples by dividing into long and short groups, respectively, by preceding amplification (Experimental Example 3, FIGS. 3 and 4 )

따라서, 손상이 심하고 길이가 긴 유전좌위가 포함된 DNA 시료일 지라도 본 발명의 STR 유전좌위 분별 선행증폭을 통해 효과적으로 STR 프로파일 분석이 가능함을 명확히 알 수 있다.Therefore, even if the DNA sample contains damages and long-length genetic loci, it is clear that the STR profile analysis of the present invention can be effectively performed by pre-amplifying STR genetic loci.

일반적으로 두 번 증폭하는 방식의 경우 STR 키트를 사용하여 전체적으로 한 번 더 증폭을 하는 방법이므로, 그만큼 비특이적(non-specific)인 peak들이 상당히 많이 나오게 된다. 그러나, 본 발명의 방법은, 확인하고자 하는 STR 유전좌위들만 선택적으로 소량 취하여 선행 증폭한 뒤, STR 분석을 진행하는 것이므로 비특이적(non-specific)인 peak들의 발생이 적으며, 자성비드를 이용하여 타겟 STR 유전좌위를 수집할 때 세척과정을 거치므로 PCR 과정을 방해하는 요인들을 제거할 수 있다는 점에서 일반적인 증폭방식과 큰 차이가 있다. 또한 본 발명에서는 단순히 증폭을 2번 반복하는 것이 아니라 길이가 긴 유전좌위와 길이가 짧은 유전좌위에 해당하는 프라이머의 상대적 양을 조절하여 증폭되는 PCR산물의 양을 조절할 수 있다는 것을 보였으며(실험예 2 및 실험예 3 참조), 이 결과를 통해 본 발명이 여러 유전좌위를 동시에 분석해야 하는 DNA 프로파일링에는 매우 획기적인 기술임을 규명하였다.Generally, in the case of the double amplification method, since the amplification is performed once more by using the STR kit, a considerable amount of non-specific peaks are generated. However, in the method of the present invention, only a small amount of STR genetic loci to be identified are selectively amplified and amplified, and STR analysis is performed. Therefore, generation of non-specific peaks is small, There is a big difference from the general amplification method in that it removes the factors that interfere with the PCR process because it is subjected to a washing process when collecting STR loci. In the present invention, it has been shown that the amount of amplified PCR product can be controlled by controlling the relative amount of the primer corresponding to the long-length genetic locus and the short-length genetic locus, rather than merely repeating the amplification twice 2 and Experimental Example 3). These results confirmed that the present invention is a very breakthrough technology for DNA profiling which requires simultaneous analysis of several genetic loci.

상기 시료는 DNA를 포함하는 모든 생물학적 시료(biological sample)인 것을 특징으로 한다. The sample is characterized by being a biological sample including DNA.

또한, 상기 시료는 혈액, 정액, 질 세포, 머리카락, 체모, 손톱, 발톱, 타액, 눈물, 소변, 대변, 콧물, 구강세포, 상피세포, 골조직, 피부조직, 근육조직, 내장조직, 태반세포 또는 태아세포를 포함하는 양수, 및 이의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상으로부터 분리된 DNA 시료인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.In addition, the sample may be a blood, a semen, a vaginal cell, a hair, a hair, a nail, a claw, a saliva, a tear, a urine, a feces, a nose, an oral cell, an epithelial cell, a bone tissue, a skin tissue, Amniotic fluid containing fetal cells, and mixtures thereof. However, the present invention is not limited thereto.

또한, 상기 시료 중 DNA량은 50 pg 이상인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.The amount of DNA in the sample is preferably 50 pg or more, but is not limited thereto.

또한, 상기 STR 유전좌위는 D18S51, D16S538, D8S1179, TPOX(Human thyroid peroxidase gene), CSF1PO(Human c-fms proto-oncogene for CSF-1 receptor gene), Penta E, Penta D 및 FGA(Human fibrinogen alpha chain)으로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.In addition, the STR locus includes D18S51, D16S538, D8S1179, TPOX (human thyroid peroxidase gene), CSF1PO (human c-fms proto-oncogene for CSF-1 receptor gene), Penta E, Penta D and FGA ), But the present invention is not limited thereto.

또한, 상기 프라이머들은 형광물질이 표지된 것, 표지되지 않은 것 및 둘 모두로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.In addition, the primers may be any one or more selected from the group consisting of fluorescent substances labeled, unlabeled, and both.

또한, 상기 단계 2)의 선행 증폭시 증폭 산물의 길이에 따라 프라이머의 비율을 조절하는 단계를 더 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.In addition, the method may further include adjusting the ratio of the primer according to the length of the amplification product in the previous amplification in the step 2), but the present invention is not limited thereto.

또한, 상기 손상은 물리적, 화학적 또는 생물학적 손상을 포함하는 것일 수 있다.The damage may also include physical, chemical, or biological damage.

또한, 상기 손상은, 상기 단계 2)의 선행 증폭을 거친 산물의 길이가 짧은(100 bp 이상이며 150 bp 미만) 유전좌위의 형광 단위(fluorescence unit) 값을 길이가 긴(300 bp 이상이며 460 bp 미만) 유전좌위의 형광 단위 값으로 나눈 수치가 5 이상 10 이하인 것일 수 있고, 이러한 수치가 클수록 손상의 정도가 심한 것으로 평가될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. In addition, the damage is caused by the fact that the fluorescence unit value of the genetic locus having a short product length (100 bp or more and less than 150 bp) of the products amplified by the preceding amplification in the step 2) is longer than 300 bp and 460 bp The value divided by the fluorescence unit value of the genetic locus may be 5 or more and 10 or less, and the larger the value, the more severe the degree of damage may be, but is not limited thereto.

상기 단계의 2)의 선행 증폭은 STR 유전좌위 중 Penata D, Penata E 및 FGA 등과 같이 380 bp 보다 긴 유전좌위를 대상으로 증폭하는 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.Preliminary amplification of step 2) in the above step may be to amplify the genetic loci longer than 380 bp such as Penata D, Penata E and FGA among the STR genetic loci, but is not limited thereto.

또한, 단계 2)의 선행 증폭은 STR 유전좌위 중 D18S51, D16S538, D8S1179 및 TPOX 등과 같이 315 bp 미만의 짧은 것과 CSF1PO, Penta E, Penta D 및 FGA 등과 같이 315 bp 이상의 긴 것을 구별하여, 각각의 프라이머들을 이용하여 따로 분별 증폭시키는 것이 바람직하나, 이에 한정되지는 않는다.In addition, the preliminary amplification of step 2) distinguishes shorter than 315 bp, such as D18S51, D16S538, D8S1179 and TPOX among STR loci, and 315 bp or longer such as CSF1PO, Penta E, Penta D and FGA, But the present invention is not limited thereto.

아울러, 본 발명의 다른 양태로는, 상기 방법을 이용하여 STR 프로파일(profile)을 분석한 결과를 평가함으로써 특정 생물을 판정하거나 특정 인물의 신원을 확인하는 방법을 제공하는 것이다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of determining a specific organism or identifying a specific person by evaluating a result of analyzing a STR profile using the above method.

상기 방법을 이용하여 손상이 심하거나 길이가 긴 유전좌위를 가진 STR을 포함하는 DNA 시료일 지라도 효과적인 STR 프로파일이 가능하므로, 주변 환경이나 시간의 경과에 따라 훼손이 심할 수도 있는 시료에서도 STR 분석과 증폭된 유전자의 평가 및 유전자형 결정을 통해 보다 효과적으로 신원 확인, 개인 식별 및 특정 생물 판정이 가능함을 확인하였다. Using this method, an effective STR profile can be obtained even if the DNA sample contains an STR having a long damaging or long-length genetic locus. Therefore, the STR analysis and amplification can be performed even in a sample, The identification and genotyping of the identified genes confirmed that identification, identification, and specific biosensing are possible.

상기 방법에는, 상기한 일 양태의 단계를 모두 포함하되 단계 5) 이후에 증폭된 대립 유전자들을 평가하고 이를 통해 각각의 대립유전자형을 결정하여 특정 생물 또는 특정 인물을 식별하는 단계를 추가적으로 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The method may further include steps of all of the above-described aspects, but after step 5), the amplified alleles may be evaluated and the respective allelic genotypes may be determined to identify a specific organism or a specific person , But is not limited thereto.

이하 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples and Experimental Examples.

단, 하기 예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 의해서 한정되는 것은 아니다.However, the following examples are illustrative of the present invention, and the content of the present invention is not limited by the following examples and experimental examples.

<< 실시예Example 1> 유전체( 1> dielectric ( genomicgenomic ) DNA 추출) DNA extraction

HeLa 세포주로부터 genomic DNA를 추출하였다. Genomic DNA was extracted from HeLa cell line.

구체적으로, 10% 우태혈청이 추가된 DMEM(Dulbecco's Modified Eagle's Medium)에서 CO₂배양기를 통해 37℃, 5 % CO₂조건으로 48시간 동안 HeLa 세포를 배양하였고, 이렇게 배양한 세포를 스크레퍼로 긁어서 이펜도르프 튜브(eppendorf tube)로 옮긴 후, 1X PBS로 두 번 씻어서 배지 성분을 제거하였다. 이렇게 준비된 세포로부터 QIAamp DNA Mini Kit(Cat. No. 51304, QIAGEN, Hilden, DEU)의 protocol에 따라서 genomic DNA를 추출하였다. Specifically, HeLa cells were cultured in a DMEM (Dulbecco's Modified Eagle's Medium) supplemented with 10% fetal calf serum for 48 hours at 37 ° C and 5% CO 2 at 37 ° C in a CO 2 incubator. The thus cultured cells were scraped with scrapers, (eppendorf tubes) and washed twice with 1X PBS to remove media components. Genomic DNA was extracted from the prepared cells according to the protocol of QIAamp DNA Mini Kit (Cat. No. 51304, QIAGEN, Hilden, DEU).

또한, 혈액 DNA 시료는 1995년도에 페이퍼 타월에 떨어뜨린 혈흔에서 추출한 것으로서 20년이 경과된 유전체(genomic) DNA을 사용하였는데, 구체적으로, 혈흔이 묻은 페이퍼 타월을 2~3개 정도의 구멍을 내어 그 조각들을 1.5 ml tube로 옮긴 뒤, QIAamp DNA Mini Kit의 protocol에 따라서 세포로부터 genomic DNA를 추출하였고 추출된 genomic DNA는 다음 실험에 사용할 때까지 -20℃에서 보관하였다.In addition, blood DNA samples were extracted from blood stain dropped on a paper towel in 1995 and 20 years old genomic DNA was used. Specifically, 2 to 3 holes were made for a paper towel with blood stains The fragments were transferred to a 1.5 ml tube, and the genomic DNA was extracted from the cells according to the protocol of the QIAamp DNA Mini Kit. The extracted genomic DNA was stored at -20 ° C until used in the next experiment.

<< 실시예Example 2> 초음파를 이용한 DNA 단편화 2> DNA Fragmentation Using Ultrasound

손상된 DNA의 모델을 제작하기 위하여 초음파를 이용한 sonication을 통해 DNA를 단편화시켰다.DNA was fragmented by ultrasound sonication to create a model of damaged DNA.

구체적으로, 상기 실시예 1에 의해 추출한 시료에 대해 Ultrasonic Processors (Cole Parmer, Vernon Hills, USA)를 사용하여, 얼음 내에서 15초 간 초음파 처리 후 15초 간 쉬는 것을 60회 반복하여 단편화를 유도하였다. 이렇게 초음파 처리 한 DNA는 0.8% 아가로즈 젤에 전기영동 하여 그 크기를 확인하였다. 즉, 상기 과정을 거친 시료와 Qubit® dsDNA HS assay kit (Invitrogen, Carlsbad, CA, USA) 및 Qubit® fluorometer (Invitrogen)를 사용하여 DNA의 단편화 수준을 측정하였다. 본 발명에서는 평균 200 내지 300 bp 정도 크기로 단편화된 DNA가 생성됨을 확인하였고, 이를 통해 본 발명의 실험을 진행하였다.Specifically, the sample extracted in Example 1 was subjected to ultrasonic treatment for 15 seconds in ice for 15 seconds by using an ultrasonic processor (Cole Parmer, Vernon Hills, USA) and repeated 60 times to induce fragmentation . The sonicated DNA was electrophoresed on 0.8% agarose gel to confirm its size. That is, DNA fragmentation levels were measured using the Qubit ® dsDNA HS assay kit (Invitrogen, Carlsbad, Calif., USA) and Qubit ® fluorometer (Invitrogen). In the present invention, it was confirmed that fragmented DNA was produced in an average size of about 200 to 300 bp, and the experiment of the present invention was carried out.

<< 실시예Example 3>  3> 프라이머primer (primer) 설계 primer design

단편화된 DNA 시료를 증폭시키기 위해 필요한 요소인 프라이머를 설계하였다.Primers were designed to amplify fragmented DNA samples.

구체적으로, STRbase (http://www.cstl.nist.gov/strbase/)에서 PowerPlex® 16 System 키트(Promega, Madison WI, USA)에 대한 프라이머 서열 정보를 참고하여 프라이머를 설계하였다. 모든 프라이머는 5' 위치에 바이오틴을 첨가하였고, 제작된 각각의 프라이머 서열은 다음과 같다.Specifically, the primer was designed by referring to the primer sequence information on the PowerPlex ® 16 System kit (Promega, Madison Wis., USA) from STRbase (http://www.cstl.nist.gov/strbase/). All primers were added with biotin at the 5 'position, and the respective primer sequences prepared were as follows.

서열번호SEQ ID NO: STR 유전좌위The STR locus Primer sequence(5' - 3')Primer sequence (5'-3 ') 1One CSF1PO-FCSF1PO-F CCG GAG GTA AAG GTG TCT TAA AGTCCG GAG GTA AAG GTG TCT TAA AGT 22 CSF1PO-F30CSF1PO-F30 CCG GAG GTA AAG GTG TCT TAA AGT GAG AAACCG GAG GTA AAG GTG TCT TAA AGT GAG AAA 33 CSF1PO-F35CSF1PO-F35 CCG GAG GTA AAG GTG TCT TAA AGT GAG AAA GAA TACCG GAG GTA AAG GTG TCT TAA AGT GAG AAA GAA TA 44 CSF1PO-TGCSF1PO-TG TGC TAA CCA CCC TGT GTC TCA GTT TTC CTATGC TAA CCA CCC TGT GTC TCA GTT TTC CTA 55 CSF1PO-RCSF1PO-R ATT TCC TGT GTC AGA CCC TGT T ATT TCC TGT GTC AGA CCC TGT T 66 CSF1PO-R30CSF1PO-R30 ATT TCC TGT GTC AGA CCC TGT TCT AAG TACATT TCC TGT GTC AGA CCC TGT TCT AAG TAC 77 CSF1PO-R35CSF1PO-R35 ATT TCC TGT GTC AGA CCC TGT TCT AAG TAC TTC CTATT TCC TGT GTC AGA CCC TGT TCT AAG TAC TTC CT 88 CSF1PO-R40CSF1PO-R40 ATT TCC TGT GTC AGA CCC TGT TCT AAG TAC TTC CTA TCT AATT TCC TGT GTC AGA CCC TGT TCT AAG TAC TTC CTA TCTA 99 D18S51-F25D18S51-F25 TTC TTG AGC CCA GAA GGT TAA GGC TTTC TTG AGC CCA GAA GGT TAA GGC T 1010 D18S51-F35D18S51-F35 TTC TTG AGC CCA GAA GGT TAA GGC TGC AGT GAG CCTTC TTG AGC CCA GAA GGT TAA GGC TGC AGT GAG CC 1111 D18S51-R30D18S51-R30 CTA CCA GCA ACA ACA CAA ATA AAC AAA CCGCTA CCA GCA ACA ACA CAA ATA AAC AAA CCG 1212 D18S51-R40D18S51-R40 CTA CCA GCA ACA ACA CAA ATA AAC AAA CCG TCA GCC TAA GCTA CCA GCA ACA ACA CAA ATA AAC AAA CCG TCA GCC TAA G 1313 D18S51-Tm60D18S51-Tm60 CCT AAG GTG GAC ATG TTG GCTCCT AAG GTG GAC ATG TTG GCT 1414 D18S51-Tm67D18S51-Tm67 ACA GAG AGA AGC CAA CAT GTC CAC CACA GAG AGA AGC CAA CAT GTC CAC C 1515 D18S51-GC54D18S51-GC54 GCC ATG TTC ATG CCA CTG CAC TTCGCC ATG TTC ATG CCA CTG CAC TTC 1616 D18S51-TGD18S51-TG CGT CAG CCT AAG GTG GAC ATCGT CAG CCT AAG GTG GAC AT 1717 Penta D-FPenta D-F GAA GGT CGA AGC TGA AGT GGAA GGT CGA AGC TGA AGT G 1818 Penta D-RPenta D-R ATT AGA ATT CTT TAA TCT GGA CAC AAGATT AGA ATT CTT TAA TCT GGA CAC AAG 1919 D21S11D21S11 TGT ATT AGT CAA TGT TCT CCA GAG ACTGT ATT AGT CAA TGT TCT CCA GAG AC 2020 D16S539-FD16S539-F GGG GGT CTA AGA GCT TGT AAA AAGGGG GGT CTA AGA GCT TGT AAA AAG 2121 D16S539-RD16S539-R GTT TGT GTG TGC ATC TGT AAG CAT GTA TCGTT TGT GTG TGC ATC TGT AAG CAT GTA TC 2222 D16S539-R35D16S539-R35 GTT TGT GTG TGC ATC TGT AAG CAT GTA TCT ATC AT GTT TGT GTG TGC ATC TGT AAG CAT GTA TCT ATC AT 2323 Penta E-FPenta E-F ATT ACC AAC ATG AAA GGG TAC CAA TAATT ACC AAC ATG AAA GGG TAC CAA TA 2424 Penta E-RPenta E-R TGG GTT ATT AAT TGA GAA AAC TCC TTA CAA TTTTGG GTT ATT AAT TGA GAA AAC TCC TTA CAA TTT 2525 D8S1179-FD8S1179-F ATT GCA ACT TAT ATG TAT TTT TGT ATT TCA TGATT GCA ACT TAT ATG TAT TTT TGT ATT TCA TG 2626 D8S1179-RD8S1179-R ACC AAA TTG TGT TCA TGA GTA TAG TTT CACC AAA TTG TGT TCA TGA GTA TAG TTT C 2727 TPOX-FTPOX-F GCA CAG AAC AGG CAC TTA GGGCA CAG AAC AGG CAC TTA GG 2828 TPOX-RTPOX-R CGC TCA AAC GTG AGG TTGCGC TCA AAC GTG AGG TTG 2929 FGA-FFGA-F GGC TGC AGG GCA TAA CAT TAGGC TGC AGG GCA TAA CAT TA 3030 FGA-RFGA-R ATT CTA TGA CTT TGC GCT TCA GGAATT CTA TGA CTT TGC GCT TCA GGA

<< 실시예Example 4>  4> STRSTR (Short Tandem Repeats) (Short Tandem Repeats) 유전좌위의Genetic 선행 증폭(Pre-amplification) Pre-amplification

선행 증폭(Pre-amplification)을 통해 일반적인 STR 분석보다 효과적으로 분석이 가능함을 입증하기 위해 선행 증폭을 실시하였다. Pre-amplification was performed to verify that the analysis was more effective than general STR analysis through pre-amplification.

구체적으로, 2 ng의 손상된 DNA, 각각 0.2 uM 에서 0.6 uM 의 biotinylated target locus primer, 10X PCR Gold®bufferⅡ (Applied Biosystems, Foster City, CA, USA), 0.05 mM의 dNTPs mix, 1.5mM MgCl2 , 1.25U Ampli Taq Gold® DNA polymerase (Applied Biosystems), 그리고 증류수로 구성된 총 50 ul reaction volume으로 선행 증폭을 실시하였다. 선행 증폭은 MycylcerTM Thermal cycler (BIO-RAD, USA)을 이용하였고, 95 ℃에서 10분 pre-denaturation, 95 ℃에서 15초 denaturation, 60 ℃에서 30 초 annealing, 72 ℃에서 30초 extention을 6 내지 16 사이클(cycle) 시킨 뒤, 72 ℃에서 5 분 final extention을 거쳤다. Specifically, 2 ng of damaged DNA, 0.6 uM of biotinylated target locus primer at 0.2 uM, 10X PCR Gold ® buffer II (Applied Biosystems, Foster City, CA, USA), 0.05 mM dNTPs mix, 1.5 mM MgCl 2 , 1.25 U Ampli Taq Gold ® DNA polymerase (Applied Biosystems), and distilled water. Pre-amplification was performed using Mycylcer TM The cells were pre-denaturated at 95 ° C for 10 minutes, denatured at 95 ° C for 15 seconds, annealed at 60 ° C for 30 seconds, and incubated for 30 seconds at 72 ° C for 6 to 16 cycles using a thermal cycler (BIO-RAD, USA) , Followed by final extension at 72 ° C for 5 minutes.

반응이 끝난 후, 선행 증폭된 샘플은 자성비드(magnetic beads)를 통해 용리(elution)시킨 뒤, STR 타이핑(typing)을 실시하였다. STR 타이핑은 PowerPlex® 16 System 키트를 사용하였다. PCR 산물은 변형 폴리머 POP-4TM (Applied Biosystems, Foster city, CA, USA)를 포함하는 ABI 3130XL Genetic Analyzer(Applied Biosystems, CA, USA)를 사용하여 검출하였으며, Gene Mapper ID v3.2 Analysis 소프트웨어 (Applied Biosystems)를 이용하여 결과를 분석하였다. ABI 3130XL Genetic Analyzer의 분광 조정(spectral calibration)을 위해 The PowerPlex® Matrix Standards 3100/3130(Promega, Madison WI, USA)를 사용하였다. 상기의 과정은 도 1A와 같이 간략히 표현될 수 있다. After the reaction was completed, the pre-amplified samples were eluted through magnetic beads and then subjected to STR typing. STR typing was done using the PowerPlex ® 16 System kit. PCR products were detected using an ABI 3130XL Genetic Analyzer (Applied Biosystems, CA, USA) containing modified polymer POP-4 (Applied Biosystems, Foster City, Calif., USA) and analyzed using Gene Mapper ID v3.2 Analysis software Applied Biosystems). The PowerPlex 占 Matrix Standards 3100/3130 (Promega, Madison Wis., USA) were used for spectral calibration of the ABI 3130XL Genetic Analyzer. The above process can be briefly expressed as in FIG. 1A.

<< 실시예Example 5>  5> 자성비드를Magnetic bead 이용한  Used 바이오틴Biotin 태그 된  Tagged DNA조각의DNA fragment 추출 extraction

선행 증폭된 산물을 스트렙타비딘으로 코팅된 자성비드를 이용하여 추출하였다. The pre - amplified products were extracted using streptavidin - coated magnetic beads.

구체적으로, 상기 증폭산물을 250 μl 1X Pyromark 결합 완충 용액 (QIAGEN, Hilden, DEU) 과 10 ul 자성비드(Dynabeads® MyOne™ Streptavidin T1, Invitrogen)와 함께 실온에서 1시간 동안 부드럽게 혼합하여 비드와 증폭산물이 결합하도록 하였다. 이 때 사용 된 이때 사용된 비드는 미리 1X Pyromark 결합 버퍼로 세척해 두었다. 결합 이후, 비드-타겟 유전좌위 복합체를 실온에서 800 μl 0.5X Pyromark 결합 완충 용액 (QIAGEN)로 3회 세척하였다. 결합 완충 용액을 완전히 제거한 뒤, 비드 복합체를 10 μl 증류수에 다시 용해하여 90℃에서 2분 가열하였다. 가열 이후, 비드를 자석으로 수집하여 용출된 타겟 DNA를 포함하는 상층액을 깨끗한 튜브에 옮겼다. 비드 혼성화에 의해 회수된 DNA를 PowerPlex® 16 HS System (Promega)로 증폭한 다음, ABI 3130XL Genetic Analyzer에서 검출하였다.Specifically, the amplification product was gently mixed with 250 μl 1X Pyromark binding buffer (QIAGEN, Hilden, DEU) and 10 μl magnetic beads (Dynabeads ® MyOne ™ Streptavidin T1, Invitrogen) at room temperature for 1 hour to obtain beads and amplified products Respectively. The beads used at this time were previously washed with 1X Pyromark binding buffer. After binding, the bead-target genetic locus complex was washed three times with 800 [mu] l 0.5X Pyromark binding buffer (QIAGEN) at room temperature. After the binding buffer solution was completely removed, the bead complex was again dissolved in 10 μl of distilled water and heated at 90 ° C. for 2 minutes. After heating, the beads were collected with a magnet and the supernatant containing the eluted target DNA was transferred to a clean tube. DNA recovered by bead hybridization was amplified with the PowerPlex ® 16 HS System (Promega) and then detected on an ABI 3130XL Genetic Analyzer.

<< 실험예Experimental Example 1> 손상된 DNA의  1> of damaged DNA STRSTR 유전좌위Hereditary position 선행증폭 후  After pre-amplification STRSTR 분석 analysis

상기 실시예에 의한 분석 결과를 도 1c를 통해 확인하였는데, 도 1c의 왼쪽 패널은 정상적인 HeLa cell DNA의 STR 분석 결과이고, 가운데 패널은 초음파 처리를 통해 손상시킨 DNA의 STR 분석 결과이며, 오른쪽 패널은 8개의 STR 유전좌위(locus)를 제외한 증폭산물의 길이가 짧은 7개의 STR 유전좌위(D3S1358, TH01, D21S11, D5S818, D13S317, D7S829, vWA(von Willebrand factor A))는 증폭되지 않음을 확인한 것이다.1C, the left panel of FIG. 1C shows the results of STR analysis of normal HeLa cell DNA, the middle panel shows the results of STR analysis of DNA damaged by ultrasonication, The seven STR genotypes (D3S1358, TH01, D21S11, D5S818, D13S317, D7S829, vWA (von Willebrand factor A)) with short amplification products except for 8 STR loci were not amplified.

도 1c의 분석을 통해 손상된 DNA의 STR 프로파일은 상대적으로 증폭산물의 길이가 짧은 것 보다 긴 것들이 더 많은 영향을 받는 것을 확인하였다(도 1c, 중간 패널). Analysis of FIG. 1C confirmed that the STR profile of the damaged DNA was affected more by longer than the shorter length of the amplification product (FIG. 1C, middle panel).

또한, 선행 증폭 방식의 sensitivity를 확인하기 위해서 일반적인 STR 분석과, 하나의 STR locus를 선행 증폭 한 뒤 STR 분석을 한 결과를 비교하였는데, 손상된 DNA를 50, 100, 500 pg 을 사용하여 선행 증폭의 STR 분석 효율을 확인하였다. D8S1179의 선행증폭을 시행한 결과, 일반적인 STR 분석 시 필요한 양인 500 pg보다 더 낮은 농도임에도 불구하고 STR 패턴을 관찰할 수 있었다(도 1b). D18S51에서도 비슷한 결과를 볼 수 있었다. 또한, 16개의 STR loci 중 가장 길이가 긴 Penta D 또한 sensitivity가 증가한 것을 볼 수 있었다(도 1b). 500 pg의 손상된 DNA를 사용하여 일반적인 STR 분석을 하였을 때 확인이 어려웠던 Penta D 의 긴 allele의 형광 단위(fluorescence unit)를 100 pg을 사용하여 선행증폭을 한 뒤 STR 분석을 하였을 때 깨끗하게 관찰할 수 있었다. 이러한 결과로 볼 때 손상된 DNA를 사용하여 STR분석을 할 시 특이적인 STR locus를 선행증폭 하는 것이 매우 효과적임을 알 수 있다. In order to confirm the sensitivity of the pre-amplification method, we compared the results of general STR analysis and STR analysis after preliminary amplification of one STR locus. Using the 50, 100, and 500 pg of damaged DNA, Analysis efficiency was confirmed. As a result of the preliminary amplification of D8S1179, the STR pattern was observed even though the concentration was lower than 500 pg which is necessary for general STR analysis (FIG. 1B). Similar results were obtained with D18S51. In addition, the sensitivity of Penta D, which is the longest among the 16 STR loci, was also increased (FIG. 1B). We could observe clearly the STR analysis after performing preliminary amplification using 100 pg of the fluorescence unit of the long allele of Penta D, which was difficult to confirm by normal STR analysis using 500 pg of damaged DNA . These results suggest that it is very effective to pre - amplify STR locus specific for STR analysis using damaged DNA.

이러한 방법을 여러 개의 STR loci로 확대시켜 보기 위해 증폭산물의 길이가 200 ~ 450 bp가 되는 8개의 STR loci를 선택하였다. 선행 증폭 이후 STR분석을 진행한 결과, 상대적으로 증폭산물의 길이가 짧은 D18S51, D16S539, D8S1179, TPOX의 fluorescence peak의 높이가 상당히 증가하였으며, 증폭산물의 길이가 긴 locus들은 상대적으로 증가 폭이 적음을 확인하였다(도 1c). 8개(D18S51, D16S539, D8S1179, TPOX, CSF1PO, Penta D, Penta E 및 FGA)의 STR locus는 특이적으로 풍부화가 됨을 알 수 있었고, 이러한 결과를 보았을 때 타겟 STR loci에 해당하는 primer를 사용하여 선행 증폭하는 방식이 매우 특이적인 실험이라는 것을 알 수 있다. To extend this approach to multiple STR loci, we selected eight STR loci with amplification products of 200 to 450 bp in length. As a result of STR analysis after pre-amplification, the fluorescence peak height of D18S51, D16S539, D8S1179, and TPOX with relatively short amplification products was significantly increased, (Fig. 1C). It was found that the STR locus of 8 (D18S51, D16S539, D8S1179, TPOX, CSF1PO, Penta D, Penta E and FGA) was enriched specifically. Using these primers, It can be seen that the pre-amplification method is a very specific experiment.

또한, 이러한 방식이 multiplex PCR 에서 상대적으로 증폭 산물의 길이가 짧은 locus는 잘 증폭되는 것에 비해 증폭산물의 길이가 긴 Penta D, Penta E 및 FGA는 하나의 locus 만 선행 증폭하는 것보다 그 효율이 떨어지는 것을 알 수 있었다(도 1b).In addition, in this multiplex PCR method, locus having a short amplification product is amplified well, whereas Penta D, Penta E and FGA having a long amplification product are less efficient than a single locus amplification (Fig. 1B).

<< 실험예Experimental Example 2>  2> 증폭산물의Amplified 길이가 긴  Long STRSTR 유전좌위(loci)의Loci 효율성을 증가시키기 위한 primer 비율 조건 확인 Identify primer ratio conditions to increase efficiency

손상된 DNA에서 증폭산물의 길이가 긴 STR loci의 불균형한 증폭은, 시료 내의 STR loci의 농도가 상대적으로 낮기 때문에 발생하므로, 증폭산물의 길이에 따라서 DNA template의 농도가 다른 문제점을 해결하기 위해 증폭산물 길이가 긴 loci의 primer의 농도를 높여 primer간의 비율을 조절해 보았다. Unbalanced amplification of STR loci with long amplification products in damaged DNA occurs because the concentration of STR loci in the sample is relatively low. Therefore, in order to solve the other problems of DNA template concentration depending on the length of the amplification product, The ratio of the primers was adjusted by increasing the concentration of loci of long length.

그 결과, D18S51과 Penta E의 pirmer농도가 각각 0.4 uM일 때의 형광피크(fluorescence peak)의 높이는 D18S51이 더 높았다. 그러나, D18S51의 primer의 농도를 0.2 uM로 줄이자, Penta E의 peak높이가 높아졌다(도 2a). 비슷한 결과가 D16S539, CSF1PO, Penta D를 선행 증폭한 것에서도 관찰되었다(도 2b). D8S1179, TPOX, FGA를 포함한 실험에서, D8S1179의 primer 농도를 줄이고(0.2 uM), FGA primer의 농도를 높이자(0.6 uM), D8S1179의 fluorescence peak 높이가 낮아지고, FGA의 fluorescence peak가 높아지는 결과가 관찰되었다(도 2c). As a result, the fluorescence peak of D18S51 and Penta E at the concentration of 0.4 μM was higher than that of D18S51. However, when the concentration of the primer of D18S51 was reduced to 0.2 uM, the peak height of Penta E was increased (Fig. 2a). Similar results were also observed with the previous amplification of D16S539, CSF1PO, and Penta D (Fig. 2B). In the experiments involving D8S1179, TPOX and FGA, the primer concentration of D8S1179 (0.2 uM), the concentration of FGA primer (0.6 uM), the fluorescence peak height of D8S1179 decreased and the fluorescence peak of FGA increased (Fig. 2C).

종합해 보면, 선행 증폭 시에 Primer의 농도를 변화시켜주면, STR 분석 시 관찰되는 fluorescence unit에 변화를 줄 수 있다는 것을 알 수 있다. Taken together, it can be seen that changing the concentration of the primer during pre-amplification can change the fluorescence unit observed during STR analysis.

이러한 변화를 총 8개(D18S51, D16S538, D8S1179, TPOX, CSF1PO, Penta E, Penta D 및 FGA)의 STR loci로 확대시켜 보았다. 상대적으로 짧은 길이를 가지는 D18S51, D16S538, D8S1179 의 경우 primer의 농도를 0.2 uM로 반으로 줄이고, 길이가 긴 Penta E, Penta D, FGA의 경우 primer의 농도를 0.6 uM로 1.5배 증가시켰다.These changes were extended to a total of 8 STR loci (D18S51, D16S538, D8S1179, TPOX, CSF1PO, Penta E, Penta D and FGA). In case of D18S51, D16S538 and D8S1179 with relatively short length, the concentration of primer was reduced to half of 0.2 μM and the concentration of primer was increased to 1.5 μM for Penta E, Penta D and FGA having long lengths.

그 결과, primer의 농도에 따른 fluorescence peak의 변화를 관찰할 수 있었다(도 2d, 중간 패널). 또한, 선행 증폭 시 추가하는 primer 간의 비율을 1:2:3 (D18S51, D16S538, D8S1179 0.4 uM : TPOX, CSF1PO 0.8 uM : Penta E, Penta D, FGA 1.2 uM)로 변화시켜, primer의 총 농도를 2배 증가시켰다. 그 결과 fluorescence peak 높이의 증가가 뚜렷하지 않고, non-specific peak 또한 발생하게 되어, 선행 증폭 시 primer간의 비율뿐만 아니라 첨가하는 총 농도의 양 또한 STR loci의 선행 증폭 효율에 영향을 준다는 것을 확인하였다(도 2d, 오른쪽 패널).As a result, a change in the fluorescence peak according to the concentration of the primer was observed (FIG. 2d, middle panel). The ratio of the primers added at the previous amplification was changed to 1: 2: 3 (D18S51, D16S538, D8S1179 0.4 uM: TPOX, CSF1PO 0.8 uM: Penta E, Penta D, FGA 1.2 uM) 2 times. As a result, the increase of the fluorescence peak height is not clear and the non-specific peak is also generated, and it is confirmed that the amount of total concentration added as well as the ratio between the primers at the previous amplification affects the prior amplification efficiency of STR loci 2d, right panel).

<< 실험예Experimental Example 3> 손상된 DNA의 분별 선행 증폭을 통한  3> By discriminating pre-amplification of damaged DNA STRSTR 분석 효율의 증진 확인 Confirmation of improvement of analytical efficiency

손상된 DNA의 정도는 degradation index로 나타낼 수 있는데, 일반적으로 증폭산물의 길이가 짧은 locus의 fluorescence unit 값을 증폭산물의 길이가 긴 locus의 fluorescence unit로 나눈 값을 의미하며, Degradation index (DI)가 5미만일 때가 가장 일반적인 STR 패턴이라고 본다. 도 2d처럼 5 < DI < 10 일 때의 손상된 DNA는 선행 증폭하면 STR분석을 통해 STR profile을 얻을 수 있으나, DI > 10 정도로 심각하게 손상을 입은 DNA 시료의 경우, 증폭산물의 길이가 긴 locus의 STR 패턴은 선행 증폭으로 복구가 되지 않음을 알 수 있었다.The degree of damaged DNA can be represented by the degradation index. In general, the value of the fluorescence unit of the locus in which the length of the amplification product is short is divided by the fluorescence unit of the locus in which the length of the amplification product is long. When the degradation index (DI) Is the most common STR pattern. As shown in FIG. 2d, the STR profile can be obtained by STR analysis when the DNA of 5 <DI <10 is amplified prior to amplification, but in the DNA sample seriously damaged by DI> 10, It was found that the STR pattern was not recovered by the previous amplification.

도 1b와 도 2a 내지 도 2d를 보게 되면, 여러 개의 STR locus를 동시에 선행 증폭 할 때, 증폭 하는 STR locus의 개수에 따라서, STR peak 복구율이 영향을 받음을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 1B and FIGS. 2A to 2D, it can be seen that STR peak recovery rate is influenced by the number of STR locus amplified when multiple STR locus is amplified simultaneously.

이를 통해 STR loci를 증폭 산물의 길이에 따라서 짧은 그룹 (D18S51, D16S539, D8S1179 및 TPOX)와 긴 그룹 (Penta E, CSF1PO, Penta D 및 FGA)로 나누어 각각 선행 증폭을 진행하였다. 긴 그룹만 분별 선행 증폭을 하자, STR loci의 peak가 효과적으로 개선이 되었다(도 3a, 오른쪽 패널). STR loci was divided into short groups (D18S51, D16S539, D8S1179 and TPOX) and long groups (Penta E, CSF1PO, Penta D and FGA) according to the amplification products. The peak of STR loci was effectively improved when only the long group was subjected to fractional pre-amplification (Fig. 3A, right panel).

이러한 분별 선행 증폭법이 더 심각한 손상을 입은 DNA 시료에서도 적용이 되는지 확인하기 위해서, 초음파 처리를 더 진행하여 평균 200 bp로 손상을 인위적으로 주었다. 이렇게 더 심각한 손상을 입은 DNA의 경우 Penta E와 Penta D의 STR peak 패턴이 완전히 사라짐을 확인하였다(도 3b, 왼쪽 패널). Mutiple 선행 증폭을 진행을 하였음에도 불구하고, 상대적으로 증폭산물의 길이가 짧은 loci들에 비해서, Penta E, Penta D의 STR 패턴이 완벽하게 개선이 되지 않았다(도 3b, 중간 패널). 그런데, Penta E, CSF1PO, Penta D, FGA의 각각 primer 한 쌍을 사용하여 선행 증폭을 진행하자, 각각의 STR fluorescence peak이 완벽하게 개선이 되는 것을 확인 하였다(도 3b, 오른쪽 패널). In order to confirm that this pre-amplification method was also applicable to more severely damaged DNA samples, we proceeded with further ultrasonication to artificially damage at an average of 200 bp. In this more severely damaged DNA, the STR peak pattern of Penta E and Penta D completely disappeared (Fig. 3b, left panel). The STR pattern of Penta E and Penta D was not completely improved (Fig. 3b, middle panel), compared to loci with relatively short amplification products, despite the progress of mutiple pre-amplification. However, it was confirmed that the STR fluorescence peaks of each of the Penta E, CSF1PO, Penta D and FGA primers were completely amplified (FIG. 3B, right panel).

이러한 결과를 통해, STR loci의 증폭 산물 길이에 따라서 분별 선행 증폭을 하는 방법과 multiple 선행 증폭을 조합함으로써, 심각한 손상을 입은 DNA 시료의 STR 분석 효율을 극대화시킬 수 있음을 확인하였다.These results show that STR analysis can maximize the efficiency of STR analysis of severely damaged DNA samples by combining pre - amplification and multiple primer amplification according to amplification product length of STR loci.

<< 실험예Experimental Example 4> 실제 DNA 시료를 이용하여 분별 선행 증폭에 의한  4> Using real DNA samples, STRSTR 분석 실시 Conduct analysis

상기한 분별 선행 증폭 방법이 실제 손상된 법과학 DNA 시료에서도 적용이 되는지 확인을 하기 위해서 법과학 혈액 DNA 시료를 사용하여 분별 선행 증폭법을 시행하였다. In order to confirm whether the above-mentioned preliminary amplification method is also applied to the damaged genomic DNA sample, the preliminary amplification method using the forensic blood DNA sample was performed.

구체적으로, 법과학 혈액 DNA 시료는 대검찰청에서 STR 분석 결과를 제공받아 실험에 적합한 시료들을 선택하였다. 총 82개의 혈액 DNA 시료 중 42번과 76번을 선택하여 실험을 진행하였다. 2 ng의 42번 시료를 사용하였고, D18S51, Penta E, D16S539, CSF1PO, Penta D, D8S1179, TPOX, FGA, 총 8개의 STR loci를 동시에 선행 증폭 하였다. 선행 증폭 된 loci는 자성비드를 사용하여 수집하였고, 일반적인 STR 분석을 통해서 보기 어려웠던 D18S51, D16S539, D8S1179, TPOX의 STR 패턴을 확인할 수 있었다(도 4a, 왼쪽 패널). Specifically, the forensic DNA samples were subjected to STR analysis at the Supreme Prosecutor 's Office, and the samples suitable for the experiment were selected. A total of 82 blood DNA samples, 42 and 76, were selected for the experiment. 2 ng of 42 samples were used and 8 STR loci, totaling 8 STR loci, were simultaneously amplified in advance, and D18S51, Penta E, D16S539, CSF1PO, Penta D, D8S1179, TPOX and FGA. Previously amplified loci were collected using magnetic beads, and STR patterns of D18S51, D16S539, D8S1179, and TPOX, which were difficult to see through general STR analysis, were confirmed (Fig. 4A, left panel).

더 나아가 Penta E, CSF1PO, Penta D, FGA 만을 분별하여 선행 증폭하여 STR 패턴을 확인할 수 있었다 (도 4b, 오른쪽 패널). 일반적인 STR 분석을 하였을 때는 Penta E, Penta D의 정확한 fluorescence 패턴이 관찰되지 않았다. 그러나, 그 외의 STR loci는 선행 증폭 이후의 fluorescence 패턴과 일반적인 STR fluorescence의 패턴이 정확하게 일치하였다. 같은 실험을 76번 혈액 DNA 시료를 사용하여 한번 더 진행하였으며, 같은 결과를 관찰할 수 있었다(도 4b). 이러한 결과를 통해서 분별 선행 증폭을 통한 STR 분석법이, 일반적인 STR 분석법으로는 STR 패턴을 확인할 수 없을 정도로 극히 손상된 DNA 시료의 STR 패턴을 확인하는데 효과적이라는 것을 확인하였다.. Further, only the Penta E, CSF1PO, Penta D and FGA were discriminated and amplified prior to confirming the STR pattern (FIG. 4B, right panel). No accurate fluorescence patterns of Penta E and Penta D were observed when subjected to general STR analysis. However, the other STR loci was precisely matched with the fluorescence pattern after the previous amplification and the normal STR fluorescence pattern. The same experiment was carried out once again using the 76th blood DNA sample and the same result was observed (FIG. 4b). From these results, it was confirmed that the STR analysis by differential amplification is effective for identifying STR patterns of extremely damaged DNA samples that can not confirm the STR pattern by general STR method.

이러한 결과를 통하여, 증폭 산물의 길이가 긴 STR loci는 loci에 특이적인 primer를 사용하여 선행 증폭을 통해 충분히 증폭될 수 있다는 것을 알 수 있었다. 결과들을 종합하면, 선행 증폭법은 법과학 DNA 시료에 응용될 수 있으며, 이를 통해 그동안 분석하기 어려웠던, 증폭 산물의 길이가 긴 STR loci의 fluorescence 패턴을 복구할 수 있다는 것을 알 수 있다.These results suggest that STR loci, which has a long amplification product, can be amplified by preliminary amplification using loci specific primers. Taken together, the pre-amplification method can be applied to forensic DNA samples, and it can be seen that the fluorescence pattern of the STR loci, which is long in the length of the amplification product, can be restored.

<110> THE REPUBLIC OF KOREA(SUPREME PROSECUTORS' OFFICE) <120> Forensic profiling by differential pre-amplification of STR loci <130> 15p-07-023 <160> 30 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CSF1PO-F <400> 1 ccggaggtaa aggtgtctta aagt 24 <210> 2 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CSF1PO-F30 <400> 2 ccggaggtaa aggtgtctta aagtgagaaa 30 <210> 3 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CSF1PO-F35 <400> 3 ccggaggtaa aggtgtctta aagtgagaaa gaata 35 <210> 4 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CSF1PO-TG <400> 4 tgctaaccac cctgtgtctc agttttccta 30 <210> 5 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CSF1PO-R <400> 5 atttcctgtg tcagaccctg tt 22 <210> 6 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CSF1PO-R30 <400> 6 atttcctgtg tcagaccctg ttctaagtac 30 <210> 7 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CSF1PO-R35 <400> 7 atttcctgtg tcagaccctg ttctaagtac ttcct 35 <210> 8 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CSF1PO-R40 <400> 8 atttcctgtg tcagaccctg ttctaagtac ttcctatcta 40 <210> 9 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> D18S51-F25 <400> 9 ttcttgagcc cagaaggtta aggct 25 <210> 10 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> D18S51-F35 <400> 10 ttcttgagcc cagaaggtta aggctgcagt gagcc 35 <210> 11 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> D18S51-R30 <400> 11 ctaccagcaa caacacaaat aaacaaaccg 30 <210> 12 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> D18S51-R40 <400> 12 ctaccagcaa caacacaaat aaacaaaccg tcagcctaag 40 <210> 13 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> D18S51-Tm60 <400> 13 cctaaggtgg acatgttggc t 21 <210> 14 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> D18S51-Tm67 <400> 14 acagagagaa gccaacatgt ccacc 25 <210> 15 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> D18S51-GC54 <400> 15 gccatgttca tgccactgca cttc 24 <210> 16 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> D18S51-TG <400> 16 cgtcagccta aggtggacat 20 <210> 17 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Penta D-F <400> 17 gaaggtcgaa gctgaagtg 19 <210> 18 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Penta D-R <400> 18 attagaattc tttaatctgg acacaag 27 <210> 19 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> D21S11 <400> 19 tgtattagtc aatgttctcc agagac 26 <210> 20 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> D16S539-F <400> 20 gggggtctaa gagcttgtaa aaag 24 <210> 21 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> D16S539-R <400> 21 gtttgtgtgt gcatctgtaa gcatgtatc 29 <210> 22 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> D16S539-R35 <400> 22 gtttgtgtgt gcatctgtaa gcatgtatct atcat 35 <210> 23 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Penta E-F <400> 23 attaccaaca tgaaagggta ccaata 26 <210> 24 <211> 33 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Penta E-R <400> 24 tgggttatta attgagaaaa ctccttacaa ttt 33 <210> 25 <211> 32 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> D8S1179-F <400> 25 attgcaactt atatgtattt ttgtatttca tg 32 <210> 26 <211> 28 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> D8S1179-R <400> 26 accaaattgt gttcatgagt atagtttc 28 <210> 27 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> TPOX-F <400> 27 gcacagaaca ggcacttagg 20 <210> 28 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> TPOX-R <400> 28 cgctcaaacg tgaggttg 18 <210> 29 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> FGA-F <400> 29 ggctgcaggg cataacatta 20 <210> 30 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> FGA-R <400> 30 attctatgac tttgcgcttc agga 24 <110> THE REPUBLIC OF KOREA (SUPREME PROSECUTORS 'OFFICE) <120> Forensic profiling by differential pre-amplification of STR loci <130> 15p-07-023 <160> 30 <170> Kopatentin 2.0 <210> 1 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CSF1PO-F <400> 1 ccggaggtaa aggtgtctta aagt 24 <210> 2 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CSF1PO-F30 <400> 2 ccggaggtaa aggtgtctta aagtgagaaa 30 <210> 3 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CSF1PO-F35 <400> 3 ccggaggtaa aggtgtctta aagtgagaaa gaata 35 <210> 4 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CSF1PO-TG <400> 4 tgctaaccac cctgtgtctc agttttccta 30 <210> 5 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CSF1PO-R <400> 5 atttcctgtg tcagaccctg tt 22 <210> 6 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CSF1PO-R30 <400> 6 atttcctgtg tcagaccctg ttctaagtac 30 <210> 7 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CSF1PO-R35 <400> 7 atttcctgtg tcagaccctg ttctaagtac ttcct 35 <210> 8 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CSF1PO-R40 <400> 8 atttcctgtg tcagaccctg ttctaagtac ttcctatcta 40 <210> 9 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> D18S51-F25 <400> 9 ttcttgagcc cagaaggtta aggct 25 <210> 10 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> D18S51-F35 <400> 10 ttcttgagcc cagaaggtta aggctgcagt gagcc 35 <210> 11 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> D18S51-R30 <400> 11 ctaccagcaa caacacaaat aaacaaaccg 30 <210> 12 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> D18S51-R40 <400> 12 ctaccagcaa caacacaaat aaacaaaccg tcagcctaag 40 <210> 13 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> D18S51-Tm60 <400> 13 cctaaggtgg acatgttggc t 21 <210> 14 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> D18S51-Tm67 <400> 14 acagagagaa gccaacatgt ccacc 25 <210> 15 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> D18S51-GC54 <400> 15 gccatgttca tgccactgca cttc 24 <210> 16 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> D18S51-TG <400> 16 cgtcagccta aggtggacat 20 <210> 17 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Penta D-F <400> 17 gaaggtcgaa gctgaagtg 19 <210> 18 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Penta D-R <400> 18 attagaattc tttaatctgg acacaag 27 <210> 19 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> D21S11 <400> 19 tgtattagtc aatgttctcc agagac 26 <210> 20 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> D16S539-F <400> 20 gggggtctaa gagcttgtaa aaag 24 <210> 21 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> D16S539-R <400> 21 gtttgtgtgt gcatctgtaa gcatgtatc 29 <210> 22 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> D16S539-R35 <400> 22 gtttgtgtgt gcatctgtaa gcatgtatct atcat 35 <210> 23 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Penta E-F <400> 23 attaccaaca tgaaagggta ccaata 26 <210> 24 <211> 33 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Penta E-R <400> 24 tgggttatta attgagaaaa ctccttacaa ttt 33 <210> 25 <211> 32 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> D8S1179-F <400> 25 attgcaactt atatgtattt ttgtatttca tg 32 <210> 26 <211> 28 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> D8S1179-R <400> 26 accaaattgt gttcatgagt atagtttc 28 <210> 27 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> TPOX-F <400> 27 gcacagaaca ggcacttagg 20 <210> 28 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> TPOX-R <400> 28 cgctcaaacg tgaggttg 18 <210> 29 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> FGA-F <400> 29 ggctgcaggg cataacatta 20 <210> 30 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> FGA-R <400> 30 attctatgac tttgcgcttc agga 24

Claims (12)

1) 분석 대상이 되는 DNA 시료에서 타겟(target) STR(Short tandem repeats) 유전좌위를 하나 또는 둘 이상 결정하는 단계;
2) 단계 1)에서 결정된 STR 유전좌위에 대하여 증폭 산물의 길이에 따라 프라이머의 비율을 조절하여 선행 증폭하는 단계;
3) 자성비드(magnetic bead)를 이용하여 단계 2)의 선행 증폭을 거친 산물 중 자성비드에 결합된 타겟 STR 유전좌위를 회수하는 단계;
4) 프라이머를 이용하여 단계 3)을 거친 유전좌위를 다시 증폭시키는 단계; 및
5) 단계 4)에서 증폭된 산물로부터 STR을 분석하는 단계;를 포함하는, 손상된 DNA로부터 STR 프로파일(profile)을 분석하는 방법.
1) determining one or more target STR (Short tandem repeats) genetic loci in a DNA sample to be analyzed;
2) pre-amplifying the STR locus determined in step 1) by controlling the ratio of the primer according to the length of the amplification product;
3) recovering the target STR locus bound to magnetic beads in the product that has undergone prior amplification of step 2) using a magnetic bead;
4) amplifying the genetic locus through step 3) using the primer; And
5) analyzing the STR from the amplified product in step 4).
제 1항에 있어서, 상기 시료는 DNA를 포함하는 모든 생물학적 시료(biological sample)인 것을 특징으로 하는 방법.
2. The method of claim 1, wherein the sample is all biological samples including DNA.
제 1항에 있어서, 상기 시료는 혈액, 정액, 질 세포, 머리카락, 체모, 손톱, 발톱, 타액, 눈물, 소변, 대변, 콧물, 구강세포, 상피세포, 골조직, 피부조직, 근육조직, 내장조직, 태반세포 또는 태아세포를 포함하는 양수, 및 이의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상으로부터 분리된 DNA 시료인 것을 특징으로 하는 방법.
The method of claim 1, wherein the sample is selected from the group consisting of blood, semen, vaginal cells, hair, hairs, nails, claws, saliva, tears, urine, feces, runny nose, oral cells, epithelial cells, , A placental cell or an amniotic fluid containing a fetal cell, and a mixture thereof.
제 1항에 있어서, 상기 시료 중 DNA량은 50 pg 이상 500 pg 이하인 것을 특징으로 하는 방법.
The method according to claim 1, wherein the amount of DNA in the sample is 50 pg or more and 500 pg or less.
제 1항에 있어서, 상기 STR 유전좌위는 D18S51, D16S538, D8S1179, TPOX(Human thyroid peroxidase gene), CSF1PO(Human c-fms proto-oncogene for CSF-1 receptor gene), Penta E, Penta D 및 FGA(Human fibrinogen alpha chain)으로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
The method according to claim 1, wherein the STR locus is selected from the group consisting of D18S51, D16S538, D8S1179, TPOX (human thyroid peroxidase gene), CSF1PO (Human c-fms proto-oncogene for CSF-1 receptor gene), Penta E, Human fibrinogen alpha chain). &Lt; RTI ID = 0.0 &gt; 21. &lt; / RTI &gt;
제 1항에 있어서, 상기 프라이머들은 형광물질이 표지된 것, 표지되지 않은 것 및 둘 모두로 구성되는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
The method according to claim 1, wherein the primers are any one or more selected from the group consisting of labeled, unlabeled, and both.
삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 손상은 물리적, 화학적 또는 생물학적 손상을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
The method of claim 1, wherein the damage comprises physical, chemical, or biological damage.
삭제delete 제 1항에 있어서, 단계의 2)의 선행 증폭은 STR 유전좌위 중 380 bp 보다 긴 유전좌위를 대상으로 증폭하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. The method of claim 1, wherein the pre-amplification of step 2) amplifies a genetic locus longer than 380 bp in the STR locus.
제 1항에 있어서, 단계 2)의 선행 증폭은 결정된 STR 유전좌위 중 315 bp 미만의 것과 315 bp 이상의 것을 구별하여, 각각의 프라이머들을 이용하여 따로 분별 증폭시키는 것을 특징으로 하는 방법.
2. The method according to claim 1, wherein the preliminary amplification of step 2) is carried out by differentially amplifying each of the primers separately by discriminating between 315 bp and 315 bp in the determined STR genetic loci.
제 1항의 방법을 이용하여 STR 프로파일(profile)을 분석한 결과를 평가함으로써 특정 생물을 판정하거나 특정 인물의 신원을 확인하는 방법.

A method for determining a specific organism or identifying a specific person by evaluating a result of analyzing a STR profile using the method of claim 1.

KR1020150112362A 2015-08-10 2015-08-10 Forensic profiling by differential pre-amplification of STR loci Active KR101716108B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150112362A KR101716108B1 (en) 2015-08-10 2015-08-10 Forensic profiling by differential pre-amplification of STR loci

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150112362A KR101716108B1 (en) 2015-08-10 2015-08-10 Forensic profiling by differential pre-amplification of STR loci

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170018994A KR20170018994A (en) 2017-02-21
KR101716108B1 true KR101716108B1 (en) 2017-03-15

Family

ID=58313680

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150112362A Active KR101716108B1 (en) 2015-08-10 2015-08-10 Forensic profiling by differential pre-amplification of STR loci

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101716108B1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101008828B1 (en) 2010-03-12 2011-01-19 대한민국 Multiplex Gene Amplification System Including 16 Short Repeat Unit Loci and Sex Chromosome Loci with Distinctions in Korean Population and Gene Identification Method Using the Same
KR101457983B1 (en) 2014-05-15 2014-11-06 대한민국 Method for Autosomal Analysing Human Subject of Analytes Using Multiplex Gene Amplification

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100277289B1 (en) * 1999-04-22 2000-12-15 김태정 Quadruplex PCR systems consisting of STR loci which are high discriminating in Korean population and the methods of human identification using them

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101008828B1 (en) 2010-03-12 2011-01-19 대한민국 Multiplex Gene Amplification System Including 16 Short Repeat Unit Loci and Sex Chromosome Loci with Distinctions in Korean Population and Gene Identification Method Using the Same
KR101457983B1 (en) 2014-05-15 2014-11-06 대한민국 Method for Autosomal Analysing Human Subject of Analytes Using Multiplex Gene Amplification

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Ham SK., et al., Electrophoresis. Vol.35(21-22), pp.3158-3164. (2014. 10. 1.)*

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170018994A (en) 2017-02-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101823368B1 (en) SNP marker regulating polyunsaturated fatty acid level in the pork and uses thereof
EP2635706B1 (en) Method for detecting the presence of a dna minor contributor in a dna mixture
US9624542B2 (en) Telomere length measurement in formalin-fixed, paraffin embedded (FFPE) samples by quantitative PCR
JP6100933B2 (en) Allelic ladder locus
WO2011032054A2 (en) Analysis of y-chromosome str markers
EP3676401B1 (en) A primer for next generation sequencer and a method for producing the same, a dna library obtained through the use of a primer for next generation sequencer and a method for producing the same, and a dna analyzing method using a dna library
KR101777161B1 (en) A Multiplex SNP marker composition and a method for diagnosis or prediction of canine hip dysplasia using same marker
CN108070658B (en) Non-diagnostic method for detecting MSI
US20110306505A1 (en) X-STR multiplex PCR amplification system
KR20180053743A (en) Improved detection of short homopolymeric repeat sequences
WO2009083989A1 (en) Methods for dna authentication
CN110564861A (en) Fluorescence labeling composite amplification kit for human Y chromosome STR locus and InDel locus and application thereof
Lee et al. Successful extraction and PCR amplification of Giardia DNA from formalin-fixed stool samples
KR101716108B1 (en) Forensic profiling by differential pre-amplification of STR loci
CN108517357A (en) A kind of kit and its detection method detecting sudden cardiac death related SNP on sudden cardiac death correlation SCN5A genes
CN105886497A (en) Allelic ladder of polymorphic short tandem repeat (STR) loci as well as preparation method, identification method and application thereof
KR101341943B1 (en) Kit for detecting STRs and method for detecting STRs using the same
RU2818323C2 (en) Method of producing full-length human mitochondrial dna sequence using set of oligonucleotides by multiplex amplification for working with degraded dna samples
KR100901817B1 (en) Primer set for constructing Hanwoo production history system and method for discriminating Hanwoo individual using the same
JP2019154310A (en) Nucleic acid detection method, nucleic acid detection apparatus, and nucleic acid detection kit
JP5530185B2 (en) Nucleic acid detection method and nucleic acid detection kit
Munkhtogtokh et al. Combination of upstream primer-multuplex PCR (UP-mpcr) and capillary electrophoresis for equine genetic analysis
JP2004057058A (en) Method for detecting prevotella intermedia
JP2009089687A (en) Method for discriminating gene polymorphism
JP2004057057A (en) Method for detecting prevotella nigrescens

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20150810

PA0201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
PA0302 Request for accelerated examination

Patent event date: 20160217

Patent event code: PA03022R01D

Comment text: Request for Accelerated Examination

Patent event date: 20150810

Patent event code: PA03021R01I

Comment text: Patent Application

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20160523

Patent event code: PE09021S01D

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20170202

PG1501 Laying open of application
GRNT Written decision to grant
PR0702 Registration of establishment of national patent

Patent event code: PR07021E01D

Comment text: Registration of Establishment of National Patent

Patent event date: 20170308

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20170308

End annual number: 20

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration