高通量DNA检验关键技术及人体脱落细胞定向捕获试剂盒的研制

发布时间:2015-05-13

　　所属战略性新兴产业领域： 生物

　　所属高新技术领域： 生物医药与医疗器械

　　属其他学科、专业领域： 公共安全

　　单位名称： 公安部物证鉴定中心

　　单位性质： 科研院所

　　联系人： 赵蕾

　　联系电话： 15801330626

　　推荐单位： 公安部

　　成果简介：

　　1.1科技成果简介

　　“高通量DNA检验关键技术及人体脱落细胞定向捕获试剂盒的研制”是公安部物证鉴定中心2010年基本科研业务费重大项目，起止时间为2010年5月至2012年12月。该项目针对我国DNA数据库建库以及各种大规模灾难性事故、群体突发性事件产生的各类大批量生物样本，如血滤纸、血纱、FTA卡、口腔拭子等，开展快速高效的DNA检验技术研究，以及研究上述样本的高通量检验技术方案，建立适合我国国情的大规模生物样本快速的DNA检验技术方案，提高现有DNA实验室的DNA检验速度和能力，从整体上降低建库成本，加快我国DNA数据库建设进程，解决大规模灾难性事故和群体突发性事件DNA检验鉴定持续时间长、效率低下等问题。

　　项目组研制开发了大批量生物样本STR直接扩增试剂，新型生物样本采样卡，同时针对DNA数据库样本检验流程的各个环节深入研究，依据样本的不同分别制定了高通量的检验方案，最终集成建立了高通量的DNA检验平台，实现了经济快速高效的DNA数据库样本检验，为大规模灾难性事故、群体突发性事件的DNA检验应急机制提供了物质技术支撑。

　　成果创新性：

　　1.2创新性

　　1、生物样本的直接扩增技术。项目研究完成了一种能够实现包括FTA卡保存样本在内的荧光STR 直接复合扩增试剂缓冲系统，该系统能够实现在10μL体系中1.2mm直径FTA卡保存样本的直接扩增，完全能够满足规模化样本法医DNA快速检验的应用要求。

　　2、不同生物样本规模化快速检验方案。大规模生物样本处理有几个特点：样本性质单一，相互之间的差异较小;样本比较新鲜;样本的保存和归档要求较高。针对这些特点，对生物样本进行了分类研究，针对不同类生物样本采用相应的规模化检验方法，得到了系统解决技术方案。

　　3、高通量STR检测技术。对规模化直接扩增或提取的DNA质量的均一性进行控制，保证PCR扩增后各样本DNA浓度接近，同时改造高通量的测序设备，实现样本分型准确性及样本间分型平衡性的准确控制、保证整个技术流程稳定可靠，最终建立起生物样本规模化DNA检验技术体系。

　　4、系统的质控技术。针对独创的规模化DNA检验模式，研究系统的质量控制技术，保证高质量的DNA检验。为此，项目组研究采取了很多质控措施，分布在检验工作的各个环节： (一)样本编码(条形码)，保证唯一标识; (二)取样扫码输入，避免编号错误; (三)样品整板转移，避免交叉污染;(四)数据分析及复核，进行同板质控; (五)样本抽检及质控样本的加入; (六)使用LIMS，实验室质量控制。

　　5、纳米材料的选择与纳米载体制备方法的研究，确立制备目标纳米粒子，获得能够实现具有载体功能，表面积大、表面反应活性高、表面活性中心多、催化效率高、吸附能力强等优良特性的纳米载体。

　　成果独占性：

　　1.3独占性

　　本课题研制了大批量样本的保存及信息处理方案;针对大批量生物样本的STR直接扩增技术方案;批量样本DNA检验质量控制方案;高通量DNA检验流程设计与优化;特异性捕获体的制备筛选及稳定标记分子的筛选制备技术;特异纳米载体-适配体组装制备技术;纳米器件与生物检材结合技术;人体脱落细胞定向捕获提取试剂盒;纳米复合器件结合特异性与构象机制。在该行业领域具有独占性。

　　成果盈利性：

　　1.4盈利性

　　自立项以来，项目边研究边应用推广，依托高通量DNA检验关键技术，开展了DNA数据库样本检验服务工作和案件STR排查工作。截止2012年共检验样本1416691份，为湖南省、重庆市、北京市、深圳市、河北省、山东省、安徽省、江西省、河南省、四川省、贵州省、浙江省、广东省、海南省、内蒙古区、新疆区等省市区公安机关提供了高效的DNA数据库样本检验和案件STR排查工作。按照公安部物证鉴定中心财务处定价，以每个样本55元计算，累计为公安部物证鉴定中心创造77918005元的经济价值。

　　成果持续性：

　　1.5持续性

　　公安部物证鉴定中心在研究法庭DNA检验鉴定技术方面具有雄厚的实力，先后承担了国家“八五”、“九五”、“十五”“十一五”科技支撑计划项目并多次获得国家科技进步奖，所承担的课题都提前甚至超额完成原定目标。在试剂研制上已经成功将STR荧光检测试剂国产化，并将在DNA提取试剂、扩增试剂、检测试剂进行系列产品的研究和生产，已经开发的产品目前在公安系统进行了广泛应用，效果显著，打破了国外试剂公司的垄断，直接导致了检验成本的大幅度降价。公安部物证鉴定中心在十五期间和十一五期间承担多项DNA检验技术研究相关课题进行研究同时，也培养了一批研究能力和开发水平均较高的技术人员，能够有效承担目前的研究项目，其在试剂研制、技术探索、技术应用和生产工艺研究上都具有丰富经验，所建设的法医DNA试剂研发平台和案件检验实验室，仪器设备能够满足研究任务所需。对于该项目的研究，公安部物证鉴定中心依靠多年以来的研究力量和积累的丰富经验，以及为研究所购置的大型实验仪器，可以为整个研究的顺利进行提供保障。

　　成果先进性：

　　1.6先进性

　　“高通量DNA检验关键技术及人体脱落细胞定向捕获试剂盒的研制”课题解决了生物样本的直接扩增技术、大批量生物样本的分类编码、提取纯化、扩增检测优化、吸附力强纳米载体制备等多项关键技术，建立起有效的批量样本DNA检验流程与质控措施，提高了DNA实验室检验效率，搭建了高通量DNA检验平台，建成了日检验10000人份生物样本的全球最大实验室。项目边研究边应用，开展了DNA数据库样本检验服务工作，截止2012年共检验样本1416691份;课题成果新型人体脱落细胞捕获装置具有防静电作用强、超细纤维的喷射式植入尼龙纤维技术，对增加细胞的采集及释放量有显著作用。测试与应用结果证明：成果能为案件的及时侦破提供有力技术支持，为公安系统节约了大量的人力、物力和财力，提高了DNA技术服务于办案实践的效益。项目研究成果将提高我国防范打击重大刑事犯罪以及应对大规模突发事件的能力与水平，显著降低了DNA数据库检验成本，实用性好，应用前景广，具有显著的经济和社会效益。

　　成熟度： 小批量

　　应用推广的已投入情况： 264.31万元

　　资金需求额： 400万元

　　融资用途： 产品研发