專利名稱：一種基因身份卡(證)及制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬DNA或基因應用技術。具體地講，本發(fā)明涉及一種能準確無誤定位卡(證)與真實主人一一對應關系的基因身份卡(證)及其制作方法。
目前廣泛使用的身份卡(證)，僅在載體表面記載了卡(證)主人的一般基本信息，比如姓名、性別、籍貫、出生日期等方面的文字信息和肖像方面的圖形信息，雖能解決一些社會問題。但是，由于它們均可改變和偽造，常難以判斷持卡(證)人就是真正的卡(證)的主人，在犯罪領域學領域尤為如此。美、英等國家已建立有各種DNA指紋數(shù)據(jù)庫，但只能解決某些犯罪學領域的問題，而不能解決更多的個人、家庭及社會問題。
本發(fā)明的目的是提供一種具有高度個體特異性、高度身份證明力的基因身份卡(證)及制作方法。
本發(fā)明的目的是通過下述方案實現(xiàn)的。
一種基因身份卡(證)，為平片結構，其平片體上記載有屬持有者一般情況的個人基本信息，同時平片體上還記載有反映個人特有的人類DNA基因座基因型的個人基因身份碼。本發(fā)明采用平片結構，就表明它可能是卡片式結構、證書式結構，條形式結構或不干膠帶式結構等，顯示出載體的多樣性。本發(fā)明基因身份卡(證)最重要的技術特征在于平片體上記載有個人特有的、反映個人基因座基因型的個人基因身份碼，使卡(證)具有了高度的個人特異性。若將100億人的基因身份碼建立一個數(shù)據(jù)庫，其中不會有兩個基因型完全相同的人(同卵孿生子除外)。因此，本發(fā)明設計的基因身份卡(證)，也可解決更多的個人、家庭及社會具體問題，具有更為深遠的社會意義。
上述平片體上記載的個人身份碼記錄有8-15人類DNA短串重復序列(Short Tandem Repeat，簡稱為STR)基因座的基因型(等位基因型)信息?，F(xiàn)代生物技術表明人類DNA短串重復序列(STR)廣泛存在于人類基因組中，包含有豐富的遺傳片段長度多態(tài)性，除具有極高的個人識別能力外，還符合孟德爾遺傳定律，可廣泛應用于法科學個人識別及親子鑒定中，被視為新一代DNA指紋中最重要的內(nèi)容。就目前而言，能反映出8-15個STR基因型信息即可滿足需要，當然若未來發(fā)現(xiàn)有更具個體特異性的STR基因座，也存在相應減少記錄STR基因型數(shù)量的可能性?；蛏矸荽a由數(shù)碼信息和/或可與數(shù)碼信息對應轉換的條碼信息構成。平片體所包含的STR基因座中，其中一個可以判斷性別，女性為00，男性則各不相同。
本發(fā)明平片體上記載的個人基因身份碼，除為STR基因座的基因型信息外，還可以單獨為人類限制性片段長度多態(tài)性(Restrict Fragment LengthPolymorphism，簡稱RFLP)個人特征圖譜(條碼)信息或人類DNA可變數(shù)微衛(wèi)星重復序列基因座(Variable Number Tandem Reapents,簡稱VNTR)的基因型數(shù)字或條碼信息，也可以為人類DNA單核苷酸多態(tài)性基因座(SingleNuclei Polymorphism,簡稱SNP)的基因型數(shù)字、字母或條碼等信息。RFLP基因信息，VNTR基因信息或SNP基因信息均使卡(證)具有高度的個人特異性。
個人基因身份碼中可含有個人兩種重要的ABO血型和Rh血型基因型信息。
上述身份卡(證)上記載的個人基本信息至少含有由持有者姓名構成的文字信息，此外，也可記載持有者性別、出生日期、出生地、父、母親姓名等。個人基本信息中，根據(jù)需要，還包含由持有者肖像構成的圖像信息。
本發(fā)明身份卡(證)的平片體載體上還記載有基因鑒定機構信息，如鑒定單位名稱及印章等。
一種專用于制作上述基因身份卡(證)的方法，包括個人基因座的基因型即個人基因身份碼獲取、計算機軟件界面上信息錄入、信息處理安排、打印輸出等工序。其中STR基因座的個人基因身份碼獲取工序包括下列步驟(1)提取當事人的任何含有人體DNA的組織或細胞樣本；(2)采用包括CHELEX-100法和酚/氯仿法等方法，從上述樣本中提取裸露的DNA分子；(3)上述提取的DNA分子經(jīng)聚合酶鏈式反應(Polymerase ChainReaction,簡稱PCR)，擴增目標基因座所在特定DNA片段的拷貝數(shù)；及單核苷酸多態(tài)性(SNP)基因座的數(shù)字、字母或條碼信息RGLP基因信息或VNTR基因信息或SNP基因信息均使卡(證)具有高度的個人特異性。
(4)將上述擴增產(chǎn)物與已標準命名的STR基因座等位基因分型標準物同步電泳，再采用銀染法或熒光標記法，與分型標準物對比中閱讀判定出個人STR基因座的基因型，即獲得個人特有的數(shù)字化基因身份碼。
上述獲取工藝表明，STR基因座是經(jīng)PCR擴增、電泳分離后判定其基因型的。研究證實，只有與分型標準物同步電泳對比判型，才有100％可重復。因此，有一個標準問題。本發(fā)明用分子克隆技術制備出了可永久保存，無限繁殖，大量生產(chǎn)的STR基因座分型標準物，解決了統(tǒng)一標準問題，可以作到所有被檢測者的基因碼的確定都在同一標準參照系中。其制備工藝是先收集到STR基因座的各個等位基因片段，將其插入重組質(zhì)粒中，經(jīng)DNA測序分析證實插入片段的結構及大小，用國際統(tǒng)一標準將插入的等位基因片段進行命名，最后經(jīng)轉染、擴大培養(yǎng)，擴增及再鑒定后制備出標準的STR分型標準物。
RFLP個人信息可通過分子雜交的方法獲得，VNTR基因型信息可按STR操作工藝獲得，SNP基因型信息可按酶切法、特異性引物PCR擴增法、探針雜交法等現(xiàn)有技術工序獲得。
本發(fā)明基因身份卡(證)，因記載有具有高度個體特異性的個人STR基因型信息即個人基因身份碼，因而它具有高度的身份證明力，是一種最有效的身份證明。本發(fā)明的基因身份卡(證)的用途及其重要意義簡述如下1．個人意義失散人員的辨認人的長相及其他外部特征會隨著年齡的增長而發(fā)生變化，而人的基因在正常情況下終身不變。對認親者來說，可以免除多次親子鑒定帶來的巨大經(jīng)濟負擔；對作父母的來說，可以免除孩子會丟失的擔心?；蛏矸荽a將使骨肉永不分離。
家庭的穩(wěn)固及和睦基因身份卡(碼/證)同時可以提示親緣關系，我們選取的基因座均符合孟德爾遺傳定律，即個人的基因碼所包含的信息一半來自父親，一半來自母親。如此，通過比對父母與孩子的基因身份碼便可基本明確孩子是否為一個父親的骨肉，從而及早地防止一個父親的疑慮，同時免除一個母親不明原因的委屈。
個人固有財產(chǎn)規(guī)定；將共同碼通過一定載體加附于個人私有財產(chǎn)，同樣可使之永不丟失。
2．醫(yī)學意義
試管嬰兒的問題隨著各種助孕技術的不斷完善，越來越多試管嬰兒來到了人世。而涉及試管嬰兒的倫理及婚配的問題卻一直沒有得到解決，面對保存保存十年乃至幾十年的捐贈生殖細胞，對欲做試管嬰兒的父母來說，他(她)們不免擔心，這些細胞是否為自己長輩或親戚的一半呢？對已長大成人的試管嬰兒來說，在他(她)們選擇配偶時，他(她)也不免擔心自己的意中人是否為自己的長輩或兄弟姐妹呢？基因身份碼將免除他(她)們這些有關倫理及婚配的任何顧慮。
近親婚配問題；基因身份碼可以提示親緣關系的遠近，它可以準確地為不知情而發(fā)生近親婚配劃上一個句號，許許多多的因近親婚配而帶來的隱性遺傳性疾病的發(fā)生率也將隨之下降。
器官移植問題基因身份碼不但可以確定兩個孿生子是否為同卵雙生，為在意外情況下兩個人之間進行及時的組織或器官的移植提供依據(jù)，也可以用來檢驗不同人之間的組織或器官移植后是否存活，比如，跟鍵細胞的人工植入，骨髓移植等手術后，一段時間后，不需捐贈者或受益者同時在場，只需從受益者身上采取極少量的被移植組織或細胞做3-5個基因座的基因型的測定，然后直接與他們的基因身份碼比對便可知移植是否成功，若成功，要么與捐贈者一致，要么與受益者不同；3．社會不同領域中的意義網(wǎng)上打拐面對拐賣婦女兒童事件的屢屢發(fā)生，國家及家庭為此投入了大量的人力和物力，通過遠程比對的親權鑒定來彌補這個棘手的社會禍害帶來的巨大負面影響，但因實驗的標準的問題和親權鑒定的巨大消耗，實際上這個問題并未得到圓滿的解決。由此，極高的個人識別能力和極低的費用的基因身份碼因之而生，基因身份碼直接與個人比對，只要父母擁有孩子基因身份碼即可準確地從無數(shù)認親的孩子中的找到自己的骨肉。
重大災害事故中尸塊及無名尸體的來源辨認基因身份碼因其個人的獨特性決定了其個人辨別能力的不可比擬性。所以，在地震，空難，特大火災等涉及到多人身份及不同環(huán)境下發(fā)現(xiàn)的無名尸體的來源確定和個人辨認中，基因身份碼所能發(fā)揮出的作用是個人外表特征，如五官，身高，甚至性別，指紋等無法想象的，加上對尸體(塊)的基因身份碼中個別基因座的檢測，其不但可以確定哪些尸塊是同一個人的，而且通過與基因身份碼庫的比對便可獲得死者的全部個人基本信息。
刑事案件中犯罪嫌疑人或受害人的個人識別一些罪犯因事后逃逸，無法采取其樣本進行比對，使一些寶貴的物證在一段時間后無從檢測，而逍遙法外；一些罪犯因銷毀線索，不能發(fā)現(xiàn)他的作案嫌疑，從而不能采其樣本與現(xiàn)場物證比對，使得其有機會繼續(xù)行惡。檔存基因身份碼卻可以在不需任何線索的情況下，直接根據(jù)現(xiàn)場物證而準確的從這些惡狼的身上撕下他的“羊皮”。受害人在恐懼和奮扎中終于離開了歹徒，卻選擇了自盡，痛不欲生的父母卻要弄個水落石出，這時基因身份碼不但可以從受害人體內(nèi)的遺留物找到歹徒，同樣也可以從現(xiàn)場的遺留物認定受害人是否為選擇了自盡的死者。
社會管理一個人現(xiàn)有的身份證如同一步車輛的車牌號，精明的投機者可以對其仿造，也可以進行竄改，而一個人的基因身份卡(碼/證)如同發(fā)動機內(nèi)部的編碼，任何人不能，也無法對他的基因進行改變，即使某些醫(yī)療介入可以改變某些器官或組織的基因型，但機體其他部位的基因依然如初。如，在異體骨髓移植的病人其血液和骨髓的基因身份碼會發(fā)生變化，但他的口腔頰粘膜脫落細胞還是保持未便。所以，基因身份碼的不可改變性，不可偽造性和它的高度個體特異性使得成為一個最有效的身份證明，它將在社會管理的各個領域中發(fā)揮巨大的作用，比如出入海關，個人移民中的身份識別，機密部門的通行證明，個人某資格的證明。將基因身份碼附于(粘貼或直接壓接等)貴重財產(chǎn)(如汽車)上，可有效判斷出其財產(chǎn)歸屬等。
社會團體、行業(yè)管理個人基因身份碼的穩(wěn)定性和個體唯一性使其在社會團體和各個行業(yè)的管理的中將發(fā)揮其獨特的個人認定作用，比如其可作為社會保障部門對社保卡中個人身份的證明，保險公司對高額人身保險受益人的個人身份驗證，以及公證部門對財產(chǎn)繼承者的身份確認等。
對人們社會行為的影響
基因身份碼的廣泛使用會使人們更加了解“基因”，更加了解“生命”，更加了解“社會”。一方面它不但為人們提示著自己生命秘密部份內(nèi)容，同時也為人們提供了一個如何用自己的基因身份卡(碼/證)維護自己生命權利和社會權利。另一方面隨著人們對基因身份卡(碼/證)的所包含的信息的深入了解，人們也必將時刻提醒自己應履行的社會義務，時刻約束自己的社會行為，按照法律行事，屏棄任何僥幸心理。
下面結合附圖和實例進一步說明本發(fā)明

圖1為本發(fā)明基因身份卡(證)一外觀結構示意2為本發(fā)明基因身份卡(證)實例內(nèi)容參照圖本發(fā)明基因身份卡(證)的制作方法是一、個人STR基因座的基因型即基因身份碼的獲取工藝1、提取當事人的樣本頰粘膜脫落細胞為申請人的推薦樣本，同時也包括血液、帶毛囊的毛發(fā)、小兒臍帶血、胎兒絨毛、皮膚、肌肉、骨頭及其他器官，即任何含有人體DNA的組織或細胞。
2．DNA的提取包括ChELEX-100法和酚/氯仿法等多種方法；前兩種方法的具體步驟如下1)ChELEX-100法，a、分離有核細胞；b、加入適量5-10％的ChELEX-100懸濁液及蛋白酶K；c、56℃消化1-2小時d、沸煮10分鐘；e、冰上驟冷3分鐘，-20℃保存?zhèn)錂z或直接繼續(xù)第3步。
2)酚/氯仿法a、分離有核細胞或含DNA的組織；b、SDS 250μl，加酚/氯仿/異戊醇500μ1(25∶24∶1)，離心15000rps×10.
c、上清液轉入500μl的酚/氯仿/異戊醇，振蕩，離心15000rpm×5d、上清液轉入500μl的氯仿/異戊醇(24∶1)，振蕩，離心15000rpm×5e、上清液轉入預先冰的1000μl無水乙醇，加入30μlNaCl液(5M)，振搖后，可見DNA團塊。
f、另取0.5ml錐形管，貼上標記，加500μl70％的乙醇，將DNA團挑入；振蕩后，離心15000/rpm×10min。
g、倒去上清液，盡量把水倒干凈(防止DNA倒出)。
h、每管根據(jù)DNA量加3蒸水溶解DNA(4℃過夜)，-20℃保存?zhèn)錂z或直接繼續(xù)第3步。
防止上述CHELECX-100法和酚/氯仿法之外，還可采用鹽析法，沸煮法，免疫磁珠法等。
3)、DNA提取的基本原理通過上述試劑的多步驟作用后，使DNA分子與其在自然狀態(tài)下相結合的蛋白質(zhì)及其它雜質(zhì)分離，裸露地存在于水溶液中，為下一步的反應創(chuàng)造良好的條件。
3．聚合酶鏈式反應(polymerase chain reaction,簡稱PCR)擴增目標基因座混合PCR反應所需的試劑包括目標基因座引物(有熒光標記或沒有)、dNTP、1X標準PCR反應緩沖液、MgCl2、TaqDNA聚合酶，最后加入當事人模板DNAlμl，反應體系20-100μl。
PCR反應條件95℃3min，然后94℃30s,56-62℃30s,72℃1min,25-35個循環(huán)，最后一個循環(huán)結束后延伸7min。
PCR基本原理DNA在有上述試劑存在時，當溫度在94℃-56-62℃-72℃不斷循環(huán)時，其雙鏈會跟隨溫度不斷重復打開-聚合-形成新拷貝的循環(huán)，最終倍增、放大基因座所在特定DNA片段的拷貝數(shù)，從而微小的DNA片段可以通過普通的染色方法變得肉眼可見。
4．電泳分離，判定個人基因型，將適量(1-5μl)的樣品PCR擴增產(chǎn)物及等位基因分型標準物加載于聚丙烯酰胺凝膠上，同步電泳，穩(wěn)壓500-700V，60-100min?；蛐偷拈喿x判定包括銀染法和熒光標記法或其它全自動閱讀儀器判讀法。
1)銀染法(此法針對引物有或無熒光標記的基因座)a、10％乙醇10分鐘，或10％7醇+5％乙酸8分鐘 dh2O過一次b、1％硝酸4分鐘， dh2O過二次c、0.2％硝酸銀20分鐘或0.3-0.5％硝酸銀5-15分鐘 dh2O過三次d、碳酸鈉或氫氧化鈉顯色液顯色至滿意為止2)熒光標記法(此法針對引物有熒光標記的基因座)
用基因掃描軟件對電泳分離的結果進行等位基因信息的收集而直接得出基因型3)電泳基本原理DNA分子帶有負電荷，當有電壓存在時，它會從凝膠的負極向正極泳動，但由于DNA分子的片段大小不同，其泳動速度不一致，當穩(wěn)定的電壓保持一定時間后，不同大小的DNA分子將泳動到凝膠的不同位置，通過與之同步泳動的已有標準命名的DNA片段分型標準物比對，便可給樣品DNA分子進行標準命名，即獲取基因座的基因型(所有的基因型按一定順序組合即為基因身份碼)二、基因身份卡(證)的生成工序(在專門的計算機軟件界面上完成)1、錄入個人基本信息包括文字信息和圖象信息1)文字信息[由當事人(或其代理人)在提出申請時如實提供]包括當事人姓名、性別、出生日期、出生地、父親姓名、母親姓名(中英文對照)。文字信息中至少包含當事人(即持卡者)姓名一項。
2)圖象信息(由被委托方專業(yè)攝影師用數(shù)碼照相機拍攝)當事人標準免冠正面照，由數(shù)碼照相機直接輸入計算機。個人基本信息中也可以不包括肖像信息2、錄入個人基因身份碼包括數(shù)碼信息和/或條碼信息1)數(shù)碼信息[由基因座名稱及其相應的基因型(為數(shù)字化命名)組成]由第一項所述的方法獲取的8-15個STR基因座的基因型的錄入按計算機軟件設定的提示錄入。
2)條碼信息由一系列高低及顏色不同的條帶構成當數(shù)字信息錄入后，由特定的計算機軟件直接生成，可通過專用的掃描器轉換為與上述數(shù)字完全一致的個人身份碼信息。
個人基因身份碼中可錄入個人ABO血型和Rh血型信息。
3、錄入基因鑒定單位信息，包括鑒定單位名稱等，視需要錄入。
4、基因身份卡(證)的最后生成特定的軟件對所有錄入的所有信息進行處理，將各項信息安排在其相應位置，并顯示一份與正式卡(證)完全一致的視圖，經(jīng)過核查無誤，由專業(yè)彩色打印機輸出基因身份卡(證)。
采用上述方法制作的基因身份卡(證)為平片結構，包括卡片結構見圖1，平片體(即卡片體)1上配置設有個人基本信息記載區(qū)，該個人基本信息記載區(qū)分為個人免冠正面照肖像信息記載區(qū)2和個人姓名等文字信息記載區(qū)3平片體1上還配設有個人基因身份碼記載區(qū)，該基因身份碼記載區(qū)由基因身份碼數(shù)字信息(包括8-15個STR基因座的基因型及ABO血型、Rh血型或RFLP、VNTR或SNP基因座的基因信息)記載區(qū)4和基因身份碼條碼信息記載區(qū)5構成；平片體1上還有鑒定結構單位信息記載區(qū)6。平片體底部可填充防偽底紋，條碼信息同時配有數(shù)字及字母的組合，構成防偽標記，由專門的掃描器完成識別和轉換。
如上所述，本發(fā)明的基因身份碼還可以為RFLP或VNTR或SNP的信息。它們的基因碼信息的獲取工序和試劑均為現(xiàn)有技術，它們相同的是都需要采取當事人(持卡人)的樣本，提取DNA，應用PCR，限制性內(nèi)切酶法，分子雜交或它們的衍生技術的多種方式的結合方法對它們的基因型進行測定，獲得其相應的基因信息。
本發(fā)明基因身份卡(證)表面記載的部份文字可根據(jù)需要采用凸出于平片體表面的立體文字設計；基因身份碼信息也可按隱碼設計，只要特定的電腦能識別和采取即可。
下面舉一例說明。龍威(假設)的媽媽委托申請人為他制作基因身份卡(證)，按照上述第一和第二項介紹的步驟，龍威的媽媽提供了他個人的基木信息，申請人提取了他的樣本，從中提取了他的DNA，用PCR及電泳方法獲取他在DYS385,D12S391,D8S1179,D1S549,Th01等十個STR基因座的數(shù)字化基因型。他的全部信息在上述軟件界面上被錄入微機，并生成龍威個人的一副精美基因身份卡，其內(nèi)容及版式見圖2。
權利要求
1.一種基因身份卡(證)，為平片結構，平片體上記載有屬持有者一般情況的個人基本信息，其特征在于平片體上還記載有反映個人特有的人類DNA基因座基因型的個人基因身份碼。
2.如權利要求1所述的基因身份卡(證)，其特征在于個人基因身份碼記錄有8-15個人類DNA短串重復序列(STR)基因座的基因型信息，其中一個可以判斷性別，基因身份碼由數(shù)碼信息和/或可與數(shù)碼信息轉換的條碼信息構成。
3.如權利要求1所述的基因身份卡(證)，其特征在于平片體上記載的個人基因身份碼可為人類基因組DNA限制性片段長度多態(tài)性(RFLP)個人特征圖譜信息，人類DNA可變數(shù)微衛(wèi)星重復序列基因座(VNTR)的基因型數(shù)字或條碼信息，或人類DNA單核苷酸多態(tài)性基因座(SNP)的基因型數(shù)字、字母或條碼信息。
4.如權利要求1、2或3所述的基因身份卡(證)，其特征在于個人基因身份碼中可含有個人ABO血型和Rh血型信息。
5.如權利要求4所述基因身份卡(證)，其特征在于個人基本信息至少由記載持有者姓名的文字信息構成，文字信息中還可記載持有者性別、出生日期、出生地、父、母親姓名等。
6.如權利要求5所述的基因身份卡(證)，其特征在于個人基本信息包含有由持有者肖像構成的圖像信息。
7.如權利要求1所述的基因身份卡(證)，其特征在于平片體上還記載有基因鑒定機構信息。
8.一種制作權利要求1所述基因身份卡(證)的方法，其特征在于包括個人STR基因座的基因型獲取、計算機軟件界面上信息錄入、信息處理安排、打印輸出等工序。
9.如權利要求8所述制作基因身份卡(證)的方法，其特征在于個人STR基因座的基因型獲取工序包括下列步驟(1)提取當事人的任何含有人體DNA的組織或細胞樣本；(2)采用包括CHELEX-100法和酚/氯仿法等方法，從上述樣本中提取裸露的DNA分子；(3)上述提取的DNA經(jīng)聚合酶鏈式反應，擴增目標基因座所在特定DNA片段的拷貝數(shù)；(4)將上述擴增產(chǎn)物與已標準命名的STR基因座等位基因分型標準物同步電泳，再采用銀染法或熒光標記法，與分型標準物對比，閱讀和判定出個人STR基因座的基因型，即獲得個人特有的數(shù)字化基因身份碼。
10.如權利要求9所述的制作基因身份卡(證)的方法，其特征在于在獲取個人基因身份碼中所采用的STR等位基因分型標準物的制備工藝是，先將收集到的STR基因座的各個等位基因片段插入重組質(zhì)粒中，經(jīng)DNA測序工藝分析證實插入片段的結構及大小，用國際統(tǒng)一標準將插入的等位基因片段進行命名，最后經(jīng)轉染、擴大培養(yǎng)、擴增及再鑒定后制得。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基因身份卡(證)及其制作方法。本基因身份卡(證)為平片結構,其平片體上除記載有個人基本信息之外,還記載有反映個人特有的人類DNA基因型的個人基因身份碼信息。其制作方法包括個人基因型獲取、計算機軟件界面上信息錄入、信息處理安排、打印輸出等工序。本發(fā)明的基因身份卡(證)具有高度個體特異性和身份證明力,除可用于解決更多的個人、家庭及社會問題外,在犯罪學領域中也有極高的實用價值。
文檔編號G09C5/00GK1306266SQ01107188
公開日2001年8月1日 申請日期2001年2月26日 優(yōu)先權日2001年2月26日
發(fā)明者張 林, 辛軍平, 陳國弟 申請人:華西醫(yī)科大學法醫(yī)學院