国产GA系列遗传分析仪配套耗材性能验证

彭清晨 杨光 李英 李泽伦 丰华

1.四川省成都市公安局温江区分局 2.公安部第一研究所

引言

在日常法医DNA检验分析中，检测平台一般由遗传分析仪和配套试剂耗材两大部分组成[1]。我国自2010年研制成功首台GA118-16A遗传分析仪以后[2]，又相继推出了GA118-16B、GA118-24B系列遗传分析仪，并在全国130多家法医DNA实验室得到大规模推广应用，彻底解决了“卡脖子”的难题。

配套试剂耗材作为DNA检验过程中的重要组成部分，30多年来我国法医DNA实验室一直依赖进口，价格连年上涨且时而发生断供现象，严重阻碍了我国DNA技术的发展[3]。因此国内厂商一直致力于国产配套试剂耗材的研制，杨敏等采用LIZ500标准品、3130xL遗传分析仪对国产NuHi-POP4凝胶与ABPOP-4凝胶进行了平行比对测试，从电泳时间、电流、分辨率等方面进行了电泳分离效果的比较[4]；孙敬等利用案件样本和3130xL遗传分析仪对国产凝胶、甲酰胺、电泳缓冲液等进行了分型一致性的验证实验[1]。上述研究表明国产凝胶、甲酰胺、缓冲液等耗材均达到国外同类产品的技术水平，可以实现国产化替代，但由于当时国产遗传分析仪并未得到大范围推广应用，凝胶等试剂耗材的验证均在进口3130xL遗传分析仪上进行，采用的是进口毛细管阵列，研究中用到的凝胶、甲酰胺、缓冲液等也并未实现商业化生产和大规模应用。

成都市公安局温江区分局DNA实验室自2022年引入公安部第一研究所研发的GA118-24B遗传分析仪之后，对仪器进行了全面的比对测试，产品性能完全满足实际检案需求[5]。24B遗传分析仪配套国产电泳耗材，包括24通道毛细管阵列、SG系列分离胶、高浓度缓冲液、高纯度甲酰胺等，成功解决了我国数十年来电泳耗材受制于人的技术难题，同时有效降低了使用成本，为我国今后DNA技术的发展和进步奠定了坚实基础。GA系列耗材可完全适配GA118系列遗传分析仪，同时兼容进口仪器，本文运用控制变量法设计相关实验，通过案件和建库样本验证全套国产耗材与进口耗材的数据分型结果基本一致，通过各项性能验证，GA系列耗材可以满足公安机关DNA日常检案的工作需求[6]。

一、主要仪器与耗材

（1）GA118-24B遗传分析仪、VeriFilerTMPlusPCR扩增试剂盒；

（2）进口耗材：ABPOP4凝胶、Buffer(10×)、甲酰胺、24通道毛细管阵列；

（3）国产耗材：SG2快速分离胶、高浓度缓冲液、高纯度甲酰胺、24通道毛细管阵列（CA118-24L36）；

（4）案件样本扩增产物及其它辅助实验耗材。

二、实验方法

（1）样本准备：扩增案件检材、口腔拭子各1板（92个），扩增产物均加1μl；

（2）平行测试：以GA118-24B为平台，使用全套进口耗材电泳上述两板样本；完成后换成全套国产耗材，进行空间校正和光谱校正后电泳，电泳模型采用相同参数。上样电压：1.2kv，进样时间：10s，采集延迟时间：1s，运行电压：15kv，运行时间：1200s；

（3）重复性测试：采用国产耗材重复电泳上述两板样本3次；

（4）可靠性测试：国产耗材在仪器上放置3天后再次电泳上述两板样本（样本在-20℃冷冻保存）；

（5）采用GeneMapperTMID-X分析软件进行数据分析。

三、实验结论

（一）电流波动范围

在毛细管电泳过程中，电泳电流的大小和波动范围是重要参数，电流过大会导致毛细管内部产生的热量增加，电流波动范围过大表明电泳回路存在气泡或缓冲液体系不够稳定，二者均会影响凝胶的筛分效果和电泳迁移率。实验数据表明进口耗材的电泳电流为175～200μA，波动范围为25μA，国产耗材的电泳电流为140～170μA，波动范围30μA，二者波动范围差别不大，国产耗材的电泳电流更低一些，二者均可达到较好的筛分效果和稳定的迁移率，内标质量（SQ值）均可达0.9以上。

（二）国产耗材分辨力

使用全套国产GA系列耗材测试，Ladder（等位基因分型标准物）的峰型、峰高与进口耗材相比无明显差别，如图1、图2所示。

D1S1656基因座中的4个等位基因15.3、16、16.3、17两组相差1bp的DNA片段均能够被正确分辨识别，证明全套国产GA118系列耗材电泳时可有效筛分相差1bp的等位基因片段，分辨力≤1bp，如图3所示。

（三）平行测试

92个案件检材和92个口腔拭子检材在相同的参数下电泳，对比果显示，国产耗材与进口耗材的电泳分型结果一致，国产耗材的峰高约为进口耗材的95%左右，如图4所示。

（四）重复性测试

采用国产耗材对上述两板样本重复电泳3次，得到的分型结果和峰高均一致。

（五）可靠性测试

将国产耗材放置3日（72小时）后，重新电泳上述两板样本，得到的数据从分型上与第一次电泳一致，峰高约为第一次峰高的80%左右，考虑到样本降解等因素，此差别在可接受范围内，结果如图4所示。

（六）电泳时间

经测试，GA系列耗材每组实验的电泳时长均短于进口耗材（同样环境同一运行参数条件下），内标LIZ 600中最长的600bp片段在进口耗材中出峰时间为7300帧，在国产耗材中出峰时间为4800帧，如图5、图6所示。因此在使用国产GA系列耗材、VeriFilerTMPlusPCR试剂盒时，在保证所有小于600bp的DNA片段荧光信息全部采集到情况下，可将运行时间缩短至800s，比采用进口耗材缩短电泳时间6分钟左右[7]。

四、实战应用

2023年6月，任某报称其酒后昏迷疑似被三人轮奸，三名嫌疑人拒不承认，办案民警随即将受害人所穿内裤送检。

检验人员采用二步法提取内裤上人精子，VeriFilerTMPlusPCR试剂盒扩增，GA118-24B遗传分析器及全套国产GA系列耗材进行电泳检测，最终获得一混合斑，包含两名嫌疑人的DNA分型，分型准确无误，结果如图7所示，该案顺利告破。

本实验室自2022年1月运行，分别采用进口耗材和国产耗材在GA118-24B平台上进行DNA检验，截止目前累计检验样本3000余份，其中采用国产GA系列耗材检验700余份，与进口耗材相比，检出率无明显差距，检验分型准确，结果可靠[5]。

五、结语

综上所述，国产GA系列耗材与进口耗材在GA118-24B测序仪上的主要性能指标基本一致，通过多次验证实验，所得数据、峰型等基本无差异，在电泳精度、灵敏度等方面满足检案需求，同时缩短了电泳时间，提高了检验效率，符合当下公安工作“快检”“快比”的实战要求。