2012 年6月30日下午,宝鸡市岐山县某镇12岁女孩王某失踪,6天后,警方根据线索在王某邻居张大(化名)家的化粪池中找到了王某的尸体。在侦查作案现场时,警方在犯罪嫌疑人张大家卧室床上的凉席背面发现有约10x10CM大小的红色可疑斑迹,遂用棉签擦取卧室床上凉席上可疑斑迹两份,经DNA检验和同一认定比对发现,凉席上的人血迹来源于受害人王某,其中的精斑DNA和张大完全一致,张大也对先奸后杀王某的作案事实供认不讳。于是,警方将疑犯张大及案卷移交至检察院,但检察院在审理案卷后,发现张大还有一个弟弟张二(化名),兄弟俩住在同一个院子,最为重要的是兄弟俩的DNA检测结果完全一致,为同卵双胞胎。虽然张大已经承认犯罪事实,但按照正常司法程序,若要对张大提起公诉,那必须要求排除张二作案的可能,因为毕竟兄弟俩的DNA完全一致,若张大为了包庇弟弟而一人顶包担责,那么就会造成冤假错案,使得张大被错判,而张二却逍遥法外。于是,检察院要求县公安局对此案继续补充侦查。可是,兄弟两人的DNA检测结果完全一致,谁到底是真凶一时还难以甄别。
2012年10月16日,岐山县公安局将检材送到第四军医大学法医司法鉴定所,委托该所对检材进行DNA检验和对双胞胎的同一认定比对。(双胞胎释义见附)
接到此案后,第四军医大学法医司法鉴定所吴元明主任立即召集课题组成员,集体研究、商讨鉴定方案。在经过周密详尽的分析及大量的文献查阅,最终决定同时采用“抗体库基因差异”法和“DNA甲基化修饰差异”法(释义见附),试图找出兄弟俩生物样本之间的差异,并同时以同卵双生子DNA鉴定的一致性结果作为阴性对照,此方法突出了鉴定所探讨的新方法在有效区分同卵双生子差异中的科学意义。
当研究团队正在紧锣密鼓的开展“抗体库基因差异”和“DNA甲基化修饰差异”研究时,一个令人疑惑却同时也很振奋的结果呈现在了眼前:在作为“阴性对照”的血液样本DNA验证性检测中,张二的常染色体在VWA基因座出现了罕见的“三带模式”,等位基因为16,18,19,进一步的取样和DNA测序分析将这一模式定义为三带型嵌合突变。更为重要的是,这与张大样本的结果出现了“本不该有”的“显著差异”。对此,我们进行了反复验证,并确证此案现场所留的精斑在VWA基因座的等位基因为16,18,没有发生突变,和张大血样一致。而张二的精液样本则存在同张二血液样本同样显著的VWA三带型嵌合突变。以此为据,我们拿出铁证,得出鉴定结论,确定张大为真凶,排除了张二作案的可能。
由于同卵双生子拥有相同的遗传背景,即拥有理论上相同的基因组DNA信息,现有的法医学个体识别技术对于同卵双生子案例的甄别有一定的局限性,寻求一种便捷且可靠的甄别手段一直以来是全世界法医学亟待解决的难题。鉴定人员拥有扎实的鉴定专业知识,缜密的科研思维,丝毫没有放过常识中理所当然认为序列结果一致的同卵双胞胎DNA,对样本进行了细致的再次取证;也没有将属于突变的等位基因忽视为样本污染而轻易放过。其实,在DNA鉴定中,若发现某个基因座出现三条或四条带模式时,首先就要确定是由于污染造成还是由于基因突变造成。如果多个基因座出现三条或者四条带模式,一般是由于检材污染造成。如果单一基因座出现三条或者四条带模式,其中一个原因是由于基因突变造成,另一个原因是由于前一次的电泳样品荧光标记物没有从毛细管上剥离出而出现非特异性杂峰,这时需要重新电泳以达到消除杂峰的目的。
对于特殊案例的鉴定,研究团队不仅需要具备扎实且雄厚的专业知识,而且需要整个团队的协同合作,认真分析案件所留物证,时刻把握国际研究动态,大胆尝试新的研究方法及策略,不放过任何蛛丝马迹,才能拨开案件的迷雾,给予案件的侦破提供准确坚定的依据。第四军医大学法医司法鉴定所在本例同卵双胞胎的个体甄别案中,科学分析了同卵双胞胎先天虽然具有相同的基因,但后天处于不同的生活环境中,可谓“人随境迁”,自然会接触不同的抗原,如花粉、灰尘、鱼、虾、海鲜、牛奶、油漆及药物,如头孢、青霉素等,这些抗原进入机体引起免疫应答,经过基因重排,从而产生不同的抗体。鉴定中心根据这一机制而制定的“抗体库基因差异”方案,以及根据造成同卵双胞胎个体差异的原因之一而制定的“甲基化修饰差异”方案都是科学可行的。通过在整个基因组水平分析一对同卵双生子的DNA甲基化谱分布特点及其之间的差异,从中寻找到若干普遍存在的差异位点,这些研究将为在表观遗传水平建立同卵双生子的识别系统奠定很好的基础。
本案例中,同卵双胞胎中的一人(弟弟张二)在VWA这个基因座出现的三带嵌合体突变,在国际上尚属首次发现。这种突变出现在受精卵首次分裂之后、胚层形成之前。据统计,在人群中出现三带型的几率在万分之一左右;而在同卵双生子,只有其中一人出现了三带嵌合体,是有史以来之前的所有个体身份识别中从来都没有出现过的。鉴定人员工作仔细认真,经验丰富,能够准确地将三带嵌合体突变与三带污染区分开,这为本案的最终认定起了决定性的作用。2012年11月7日,我们规范出具了文书,岐山县公安局很快将所有的案卷移交给了检察院,搁置了几个月的疑难案件终于进入了公诉阶段。
2012年11月11日,华商网以“长相一样,DNA一致,双胞胎兄弟谁是疑犯?”为题报道了此案,很快被全国业内同行及各大媒体转载,在全国引起很大的反向,在网络上发起了热烈的讨论,受到了全社会的高度关注。中央电视台得知此案件后,主动联系第四军医大学法医物证司法鉴定所,详细了解此案件的发生及侦破过程,进行了采访及录制。2013年5月31日,中央电视台科教频道走进科学栏目以DNA迷雾为题报道了此案的侦破过程,让学者及司法工作者了解了涉及同卵双胞胎作案的案件侦破的流程,让老百姓也能明白同卵双胞胎作案的结局不再是逍遥法外,而是必须要绳之以法。
附:双胞胎、“抗体库基因差异”法、“DNA甲基化修饰差异”法释义:
一、双胞胎
临床上,将一次分娩的两个胎儿称为双生子,又称双胞胎。双生子又分为两种:由一个受精卵发育而来的双生子,称为同卵双生子,由两个独立受精卵分别发育而来的双生子,为异卵双生子。顾名思义,同卵双生子具有相同的遗传背景,也就是相同的基因组DNA信息,而异卵双生子同其他正常的兄弟姐妹一样拥有不同遗传信息。现有的法医学研究领域对于异卵双生子及其他个体的个体识别,已经具备了非常成熟的鉴定手段。目前主要检测的遗传标记包括短串联重复序列STR、单核苷酸多态性SNP、性染色体STR、线粒体DNA等。其中应用最广泛并且已经建立DNA数据库的是STR遗传标记,分析其中13个核心STR基因座,理论上可识别全世界除同卵双生子之外的所有个体。然而由于同卵双生子之间的DNA序列完全一致或非常近似,应用现有的法医DNA鉴定技术根本无法区分,在一些特殊案例中即使现代的DNA技术也显得束手无策,成为法医学领域的一大难题。各国警方都曾多次遭遇同卵双胞胎作案、难以定罪的法律困境。2005年,爱丁堡南部罗斯林教堂附近一名男子被指控强奸了一名荷兰女学生,然而该男子宣称,那起性犯罪是他的同卵双胞胎兄弟干下的。但由于他们的DNA完全相同,DNA证据无法证明他们俩到底谁是强奸犯。直到那名无辜的双胞胎兄弟为自己找到了一个不在作案现场的证据,他那有罪的兄弟才向警方供认了自己的罪行。
二、“抗体库基因差异”法
一个正常的哺乳动物可产生108以上不同的抗体分子,每一种抗体具有与特定的抗原结合的能力。每一种抗体具有不同的氨基酸序列。抗体的分子结构呈Y字型,由两条重链H和两条轻链L组成。不同抗体分子的差别主要是在重链和轻链的氨基端(N端),故将N端称为变异区V。不同抗体的羧基端(C端)的序列非常相似,称为恒定区C。在人类的基因组中,所有抗体的重链或轻链都不是有一个完整的抗体基因编码的,而是由不同基因片段经重排组合后形成的。其中重链包括4个区段,由86个变异区片段V,30个高变区片段D,9个连接区片段J以及11个恒定区片段C组成;轻链有3个区段,由分别位于两条染色体上V、J、C区段组成。随着B淋巴细胞的发育,基因组中的抗体基因在DNA水平发生重排,形成编码抗体的完整基因。在每一个重链分子重排时,首先是V区段的某片段与D区段的某片段连接,然后与J区段的某片段连接,最后与C区段连接,形成一个完整的抗体重链基因。每一个淋巴细胞中只有一种重排的抗体基因。由于抗体基因重排中的各个片段之间的随机组合,因此可以从约300个抗体基因中产生108个抗体分子。由于抗体分子基因的高度多样化,就为我们的法医学鉴定提供了一个良好标记。因为即使两个不同的个体经历了相同的抗原刺激也可能产生不同的抗体分子,这也就为在同卵双生子的个体中寻求DNA水平的差异开辟了新的思路和途径。我们试图通过采集弟兄俩的血样,应用特异性引物扩增同卵双生子个体血液基因组的抗体基因,获取抗体可变区基因序列,得到同卵双生子个体之间的抗体基因的差异,然后与现场所留样品的抗体可变区基因进行比对,相吻合者即为真凶。
三、“DNA甲基化修饰差异”法
尽管同卵双生子之间拥有同样的基因,按照传统的遗传学观点,两人的气质和体质应该非常相似,但大多数同卵双生子之间往往在性格、健康和疾病易感性等诸多方面都存在很大差异。近年来研究发现,表观遗传修饰的不同可能是造成这种差异的重要原因。表观遗传是指不涉及到DNA序列变化的可遗传的基因功能变化,表现为DNA甲基化或者染色质组蛋白修饰、基因印记等。DNA甲基化是DNA碱基的复制后共价修饰,在哺乳动物体内,主要是5’-CpG-3’二核苷酸中胞嘧啶的甲基化。人类单倍体基因组中约有5×107个CpG,每个CpG都是一个潜在的甲基化遗传标记,联合起来更可组成无数组合,提供大量信息。因此,DNA甲基化非常适用也逐渐成为了法医学个体鉴定的一条途径。我们可以通过甲基化芯片的扫描,找出同卵双生子甲基化谱的差异,进而与现场所留物证进行比对验证,从而确定作案真凶。
(第四军医大学法医司法鉴定所供稿)