國產GA系列遺傳分析儀配套耗材性能驗證

彭清晨 楊光 李英 李澤倫 豐華

1.四川省成都市公安局溫江區分局 2.公安部第一研究所

引言

在日常法醫DNA檢驗分析中，檢測平臺一般由遺傳分析儀和配套試劑耗材兩大部分組成[1]。我國自2010年研制成功首臺GA118-16A遺傳分析儀以后[2]，又相繼推出了GA118-16B、GA118-24B系列遺傳分析儀，并在全國130多家法醫DNA實驗室得到大規模推廣應用，徹底解決了“卡脖子”的難題。

配套試劑耗材作為DNA檢驗過程中的重要組成部分，30多年來我國法醫DNA實驗室一直依賴進口，價格連年上漲且時而發生斷供現象，嚴重阻礙了我國DNA技術的發展[3]。因此國內廠商一直致力于國產配套試劑耗材的研制，楊敏等采用LIZ500標準品、3130xL遺傳分析儀對國產NuHi-POP4凝膠與ABPOP-4凝膠進行了平行比對測試，從電泳時間、電流、分辨率等方面進行了電泳分離效果的比較[4]；孫敬等利用案件樣本和3130xL遺傳分析儀對國產凝膠、甲酰胺、電泳緩沖液等進行了分型一致性的驗證實驗[1]。上述研究表明國產凝膠、甲酰胺、緩沖液等耗材均達到國外同類產品的技術水平，可以實現國產化替代，但由于當時國產遺傳分析儀并未得到大范圍推廣應用，凝膠等試劑耗材的驗證均在進口3130xL遺傳分析儀上進行，采用的是進口毛細管陣列，研究中用到的凝膠、甲酰胺、緩沖液等也并未實現商業化生產和大規模應用。

成都市公安局溫江區分局DNA實驗室自2022年引入公安部第一研究所研發的GA118-24B遺傳分析儀之后，對儀器進行了全面的比對測試，產品性能完全滿足實際檢案需求[5]。24B遺傳分析儀配套國產電泳耗材，包括24通道毛細管陣列、SG系列分離膠、高濃度緩沖液、高純度甲酰胺等，成功解決了我國數十年來電泳耗材受制于人的技術難題，同時有效降低了使用成本，為我國今后DNA技術的發展和進步奠定了堅實基礎。GA系列耗材可完全適配GA118系列遺傳分析儀，同時兼容進口儀器，本文運用控制變量法設計相關實驗，通過案件和建庫樣本驗證全套國產耗材與進口耗材的數據分型結果基本一致，通過各項性能驗證，GA系列耗材可以滿足公安機關DNA日常檢案的工作需求[6]。

一、主要儀器與耗材

（1）GA118-24B遺傳分析儀、VeriFilerTMPlusPCR擴增試劑盒；

（2）進口耗材：ABPOP4凝膠、Buffer(10×)、甲酰胺、24通道毛細管陣列；

（3）國產耗材：SG2快速分離膠、高濃度緩沖液、高純度甲酰胺、24通道毛細管陣列（CA118-24L36）；

（4）案件樣本擴增產物及其它輔助實驗耗材。

二、實驗方法

（1）樣本準備：擴增案件檢材、口腔拭子各1板（92個），擴增產物均加1μl；

（2）平行測試：以GA118-24B為平臺，使用全套進口耗材電泳上述兩板樣本；完成后換成全套國產耗材，進行空間校正和光譜校正后電泳，電泳模型采用相同參數。上樣電壓：1.2kv，進樣時間：10s，采集延遲時間：1s，運行電壓：15kv，運行時間：1200s；

（3）重復性測試：采用國產耗材重復電泳上述兩板樣本3次；

（4）可靠性測試：國產耗材在儀器上放置3天后再次電泳上述兩板樣本（樣本在-20℃冷凍保存）；

（5）采用GeneMapperTMID-X分析軟件進行數據分析。

三、實驗結論

（一）電流波動范圍

在毛細管電泳過程中，電泳電流的大小和波動范圍是重要參數，電流過大會導致毛細管內部產生的熱量增加，電流波動范圍過大表明電泳回路存在氣泡或緩沖液體系不夠穩定，二者均會影響凝膠的篩分效果和電泳遷移率。實驗數據表明進口耗材的電泳電流為175～200μA，波動范圍為25μA，國產耗材的電泳電流為140～170μA，波動范圍30μA，二者波動范圍差別不大，國產耗材的電泳電流更低一些，二者均可達到較好的篩分效果和穩定的遷移率，內標質量（SQ值）均可達0.9以上。

（二）國產耗材分辨力

使用全套國產GA系列耗材測試，Ladder（等位基因分型標準物）的峰型、峰高與進口耗材相比無明顯差別，如圖1、圖2所示。

D1S1656基因座中的4個等位基因15.3、16、16.3、17兩組相差1bp的DNA片段均能夠被正確分辨識別，證明全套國產GA118系列耗材電泳時可有效篩分相差1bp的等位基因片段，分辨力≤1bp，如圖3所示。

（三）平行測試

92個案件檢材和92個口腔拭子檢材在相同的參數下電泳，對比果顯示，國產耗材與進口耗材的電泳分型結果一致，國產耗材的峰高約為進口耗材的95%左右，如圖4所示。

（四）重復性測試

采用國產耗材對上述兩板樣本重復電泳3次，得到的分型結果和峰高均一致。

（五）可靠性測試

將國產耗材放置3日（72小時）后，重新電泳上述兩板樣本，得到的數據從分型上與第一次電泳一致，峰高約為第一次峰高的80%左右，考慮到樣本降解等因素，此差別在可接受范圍內，結果如圖4所示。

（六）電泳時間

經測試，GA系列耗材每組實驗的電泳時長均短于進口耗材（同樣環境同一運行參數條件下），內標LIZ 600中最長的600bp片段在進口耗材中出峰時間為7300幀，在國產耗材中出峰時間為4800幀，如圖5、圖6所示。因此在使用國產GA系列耗材、VeriFilerTMPlusPCR試劑盒時，在保證所有小于600bp的DNA片段熒光信息全部采集到情況下，可將運行時間縮短至800s，比采用進口耗材縮短電泳時間6分鐘左右[7]。

四、實戰應用

2023年6月，任某報稱其酒后昏迷疑似被三人輪奸，三名嫌疑人拒不承認，辦案民警隨即將受害人所穿內褲送檢。

檢驗人員采用二步法提取內褲上人精子，VeriFilerTMPlusPCR試劑盒擴增，GA118-24B遺傳分析器及全套國產GA系列耗材進行電泳檢測，最終獲得一混合斑，包含兩名嫌疑人的DNA分型，分型準確無誤，結果如圖7所示，該案順利告破。

本實驗室自2022年1月運行，分別采用進口耗材和國產耗材在GA118-24B平臺上進行DNA檢驗，截止目前累計檢驗樣本3000余份，其中采用國產GA系列耗材檢驗700余份，與進口耗材相比，檢出率無明顯差距，檢驗分型準確，結果可靠[5]。

五、結語

綜上所述，國產GA系列耗材與進口耗材在GA118-24B測序儀上的主要性能指標基本一致，通過多次驗證實驗，所得數據、峰型等基本無差異，在電泳精度、靈敏度等方面滿足檢案需求，同時縮短了電泳時間，提高了檢驗效率，符合當下公安工作“快檢”“快比”的實戰要求。