在世界贸易中心惨案中毛细管电泳和现代法医学的应用

2001年9月11日纽约市世界贸易中心遭受的攻击使当局面临极大的挑战：清除数千吨瓦砾，同时对残存物进行详查以准确无误地鉴定死者的身份。毛细管电泳在这个过程中扮演重要角色，它向死者亲友提供肯定的鉴定。所收集的DNA样本具有降解性，进行常规核DNA分析的同时，要求利用CE进行mtDNA分析。CE提供经济、高效的法医分析，建立在CE基础上的具有可靠证据的司法程序如今已被正式接受。

The attack on the World Trade Center in New York City on September 11,2001, presented the authorities with a massive challenge involving the removal of thousands of tons of debris, and at the same time, sifting the rubble so that positive identification of the victims could be made. Capillary electrophoresis played an important role in this process by providing evidence for those investigating the attack and by providing positive identification of the victims for their families and friends.The degraded nature of the DNA specimens recovered required analysis by CE for mtDNA in addition to traditional nuclear DNA analysis. CE provided both economical and efficient forensic analyses, and the judicial process with expert witness based on CE is now firmly accepted.

      作为公民和科学家的共同社区，人们无不为最近在世贸中心和五角大楼发生阶渗案所震惊，成千上万个家庭受到了伤害。发生在2001年9月11日的事件，将作为使美国转折的一个惨案而载入近代史册。世贸令L、两座大楼倒塌时的破坏力极其巨大，使那么多的尸体碳化并成为粉末，用肉眼来辨认这些死者已经不可能，世贸中心惨案中的受害者需要通过DNA分析进行鉴别。

1 在Fresh Kills Landfill上的处置

　　现在，法医科学家有责任为这个据称有5000多人被埋在大规模破坏所产生的1．2百万吨瓦砾中的那些死者确定DNA，辨别身份。斯塔滕岛(Staten lsland)是纽约市五个区之一，它长17哩，最大宽度为5哩，横跨海湾离曼哈顿5哩。Fresh Kills Landfm于今年年初已正式关闭，它占地135英亩，高180?，位于斯塔滕岛中心。用它来存放由卡车、驳船从倒塌现场运来的所有东西。在Landfill名字前的“Kill”这个词，源自荷兰语江、河的意思，它反映了斯塔滕岛早期移民的荷兰传统。

　　至今，已有30万吨瓦砾，估计为灾难总量的1／4，通过卡车、驳船已经运到。在最初筛选过程中，有近300多检查人员，在给定时间内进行12小时制倒班。到编写本论文时，已经找到1800个尸体碎片和1700份私人物品，如珠宝碎块、碳化的信用卡等。在清理现场新建有传送带、精选机器和抓钩器等以分离成吨钢铁中的易碎物品和有限的有机物。在现场有特派员Rlchard Malx、纽约市警察局代理巡视员James Luongo以及美国陆军工程兵团、纽约市卫生局、美国红十字会等方面人员。除此以外，为保证营地生活的需要，还采取了统一的措施，并为即将来临的寒冬扩建了两个12000平方DR的掩体。在现场还指定了堆放世贸中心两座大楼等残骸的场所。原先烧焦的救火车、警车都堆放在周边地区，为避免人们因目睹残骸而使来往车辆减速造成的交通阻塞，很快调整了堆放场所。现在从斯塔滕岛西海岸高速公路上已看不见这些堆放物。

2 处置：从宏观到微观的检查

　　经过宏观的辨别检查，在法医现场开始分类筛选。它要求市、州和联邦机构共同合作，建立标准方案和样本的监管。Fresh Kills Landfill这个地方类似于月球表面，它贫脊、荒凉，到处都是碎石，暗淡的大地和鲜艳的星条旗形成鲜明的对比。在现场的边缘，工人们正在提升起重机150?的桅杆。当残骸送达时，先除去大块的混凝土和钢铁，并置于一边，集中后用传送带将其送走，而留下的传送带没有带走的东西，由15对面对面的研究人员进行仔细分级检查。如果没有找到任何所需要的东西，则由卫生工作者清理现场。整个处置过程重复进行。

　　据指派在Fresh Kills现场的纽约市警官Bruce Bonvino称，每个研究者都要遵循已经确定的标准程序，哪些是人体中器官、肌肤组织、骨头、牙齿等等，然后报知当班主管，将其送至犯罪现场流动检验室(拖车拖的)以确认是否为人体的残存物，若是，则须拍照、标记、记录，并于低温下保存，然后由警察护送到位于曼哈顿下部的纽约市太平间存放。尸检办公室(或称验尸房)颁发一张表格，要求受害人家属详细填写受害人最初以及以后不同时间相匹配的DNA资料。对于这样一个大的灾难，一个个体的DNA会出现上百个样本。家属一旦申报，纽约市就会对那个个体的样本举行恭敬的、受人尊重的葬礼。

3毛细管电泳的作用

　　毛细管电泳(CE)为法医科学家提供信息，而法医科学家分析证物对刑事司法系统给出可靠的证据^[l，2]。CE可用于高分辨分离。它快速，样品用量少，高效，成本低。

4法医科学家的任务

　　为了分析世贸个L、灾难中的样品，法医科学家要经常分析不均匀的混合物，确认各个不同的组成。他们在仅有的很少量的样品中不仅要给出很精确的分析结果，还要保留适当的样品量做进一步的分析。McCord和Northrop证实了CE的多样性，它在分析法医学样品方面有广阔的应用范围，如枪击残留物、爆炸残留物、药物以及DNA测定^[3]。CE的优点是高分辨率、低成本、好的重复性、小的误差，已成为分析应用中可靠、灵活的工具^[4，5]。CE耐用、样品用量少以及信息量大的特点正面临人类基因组项目^[6]中样品检测的挑战。

5核DNA和线粒体DNA分析

　　法医学上的DNA测定可用于刑事案例中，以确定不同个体(人)和犯罪现场有无关连^[7]。现在已经有测定DNA样品的专用的CE商品仪器。CE特别适用于法医学经常遇到的样品随时间降解且含量极少的情况。它已被用于骨头、血液、精液、唾液以及头发中DNA的测定。CE的分析时间和传统的板状凝胶电泳相比显著缩短^[8]。由于CE能测定用聚合酶链反应(PCR)从核外提取的纳克级线粒体DNA(mtDNA)，这就使它有可能用于研究从犯罪现场所得到的多种生物物质的遗传类型。Bruce McCord博士，在FBI学院Quantico，VA)主讲法医学，现任俄亥俄大学(Athens，OH)生物化学副教授，主讲法医学，他说：在现场遗迹中发现的应和受害人近亲或其个人财物中检测到的进行对比。

　　DNA是在纽约州警察实验室(Albany，NY)提取，并需同时提交有关亲属们从口中提取的化验样本。所有和这个项目的工作有关的实验组都能从FBI收到相应的软件。现有两类DNA样本。因为DNA降解的本质，而使选用mtDAN测定的可能性增大。在核DNA测定中，一个标准的技术称近衔接重复(Short Tandem Repeats，STR)法，它测定4个组成DNA的核苷酸的序列。STR的核心技术集中在FBI的国家数据库中23对染色体的13个特定位点，这13个位点处于基因组的非功能区。在DNA范围内，每个位点不断重现，而其重现的数目则因人而异。所有13个位点的重现数目和一个无关个体相匹配的几率小于l／10 ¹²。法医科学家还利用肌肤组织分解时从细胞核分离的mtDNA进行测量，细胞核都有各自的DNA，如同细胞中的一些小细胞器一样。mtDNA是由母系亲属遗传的，所以mtDNA样本还要和从其母系亲属或受害人个人财物中^[1，9?12]取得的样本进行对比。

　　FBI＇s DNA H实验室特别代理人发展和使用的方法己被用于犯罪现场样本的取证^[8]。FBI启动mtDNA法医学应用研究项目始于1991年，并在1992?1993年发展为改进的法医方法，确认的方法于1995年颁布，并作为DNA技术工作组分析方法(TWGDAM)守则。在这个研究组工作的有Dizinno、Polanskey和Reploge，Budowle则是该组的行政领导^[10，13]。这个分析方法中包括用有机溶剂萃取DNA，以及用过滤法进行纯化。滤出液为聚合酶链反应提供mtDN A模板(template)。两个mtDNA控制区的超变数(hypervariable)切片，被扩大为4个独立的反应，再通过一个纯化步骤，去除未作用的聚合酶链反应底物。而扩大的反应产物则由CE定量，并用于循环排序 ^[9]。所用mtDNA样本将和失踪的个体所得样本进行对比^[14，15]。

　　确认世贸中心和五角大楼攻击中死难者的倡议一经提出就立即得到执行。据每天都在变化的报道，估计约5000人下落不明，其中仅有极少数的尸体是完整的。取证有双重目的，一是为调查攻击者提供证据，另一则是为那些在悬念和悲痛中的家庭、朋友确定受害者的身分。传统的建立在指纹、牙齿以及面部和身体可见部分的法医鉴定方法，在当前情况下几乎没有价值。

　　至今，纽约市尸检办公室已经从不同家庭中汇编了2600个样品的目录。目前失踪者的人数是4339，其中478个受害人的尸体已经找到，425个被确认*(*根据11月29日纽约市尸检办公室的数据，失踪人数为3613人，460具尸体得到确认。)。纽约市尸检办公室已调整为24小时工作。纽约市长朱莉安尼(Giuliani在攻击六星期后的一次采访中指出，上百具遗体已经从Fresh K此Landfill转移到尸检办公室。为了说明mtDNA确实可用于失踪受害人法医学上的DNA，利用脱落的头发与数据库对比的实例将会得到解释。

　　从第一天起，负责救援和查找的工作人员就为快速发现标本做出很大努力，他们在极危险的条件下(包括搬动扭曲的钢铁残骸，脚踏闪烁的火花等)进行工作。当时间从小时、天变为星期以后，人们发现他们正和那些加速分解和降解DNA的微生物元素、酶、昆虫以及其他有害的环境因素作斗争。当人们问及人类基因组序列公布以后，它到底有多长的有效期限时，谁都难以准确地加以说明。这样一个研究计划(指人类基因组项目)也涉及使用相同的CE仪器分析方法，如本工作中的DNA分析。公、私两方面的合作将促使本项目取得成功，帮助政府完成本项目工作的有两家私人公司，即Myriad Diagnostics Laboratories (Salt Lake City，UT)和Celera Genomics(Rockville，MD)，他们进行样品分析，肌肤组织的样品量每天超过4000个。

6 另一个用CE的法医分析项目：有机爆炸弹及其残留物

　　通常在恐怖袭击后，要求法医科学家确定有机的爆炸残留物，同样也要求确定枪击的残留物，确定它的异构体的成分，如氨基二硝基甲苯、二硝基甲苯和硝基苯等。世贸中心L、爆炸是来源于两架被劫持的满载燃油的客机对大楼的撞击，这个客机已经成为定向的导弹。它和1995年在俄克拉荷马(Oklahoma)城的恐怖袭击不同，当时法医科学家也同样负有测定爆炸源本质的责任。

　　简要综述枪击残留物的分析，传统方法是对痕量铅、钡和锑等的分析为基础，采用原子吸收光谱法(AAS)或扫描电子显微镜法(SEM)。枪击中的火药通常有硝化纤维、硝酸甘油、二硝基甲苯、二苯胺、乙基或甲基中定剂以及邻苯二甲酸酪类增塑剂。弹药制造商考虑环境方面对使用铅和其他重金属的要求，现在生产无铅的雷管和火药。CE在测定枪击中无烟火药的有机残留物成分分析中有突出的成绩。开火距离研究表明，收集枪击残留物用胶带粘合剂也可用CE分析^[7]，在管状炸弹碎片中也发现枪击的有机残留物。黑色炸药(硝酸钾、琉和碳黑混合物)、闪光弹药和硝酸铵等通常都被用来生产这类爆炸装置。早在采用CE分析方法前，离子色谱是被选中的分析方法，但CE和它相LL，CE有最小的峰干扰和更广的可分析离子范围。

7 结语

　　在世贸中心恐怖袭击中，法医科学有双重的作用，其一是为调查攻击者提供证据，其二则是为在世贸中心惨案中失踪者的家庭确定受害人的身份。找到的DNA样本降解的本质，要求CE在分析传统的核DNA基础上，附加mtDNA分析。CE用于法医科学的特点是既经济又有效。在司法程序中，建立在CE分析基础上的证据己被接受。把世贸中心的灾难同时也考虑为犯罪现场是有意义的。

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