Cho, Yoonjung;Lee, Min Ho;Kim, Su Jin;Park, Ji Hwan;Jung, Ju Yeon
Biomedical Science Letters
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v.28
no.3
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pp.157-169
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2022
DNA typing is the typical technology in the forensic science and plays a significant role in the personal identification of victims and suspects. Short tandem repeat (STR) is the short tandemly repeated DNA sequence consisting of 2~7 bp DNA units in specific loci. It is disseminated across the human genome and represents polymorphism among individuals. Because polymorphism is a key feature of the application of DNA typing STR analysis, STR analysis becomes the standard technology in forensics. Therefore, the DNA database (DNA-DB) was first introduced with 4 essential STR markers for the application of forensic science; however, the number of STR markers was expanded from 4 to 13 and 13 to 20 later to counteract the continuously increased DNA profile and other needed situations. After applying expanded STR markers to the South Korean DNA-DB system, it positively affected to low copy number analysis that had a high possibility of partial DNA profiles, and especially contributed to the theft cases due to the high portion of touch DNA evidence in the theft case. Furthermore, STR marker expansion not only contributed to the resolution of cold cases but also increased kinship index indicating the potential for improved kinship test accuracy using extended STR markers. Collectively, the expansion of the STR locus was considered to be necessary to keep pace with the continuously increasing DNA profile, and to improve the data integrity of the DNA-DB.
Kim, Hyojeong;Cho, Yoonjung;Kim, Jeongyong;Lee, Ja Hyun;Kim, Hyo Sook;Kim, Eungsoo
Biomedical Science Letters
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v.26
no.4
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pp.275-287
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2020
Since its introduction in the forensic field, quantitative PCR (qPCR) has played an essential role in DNA analysis. Quality of DNA should be evaluated before short tandem repeat (STR) profiling to obtain reliable results and reduce unnecessary costs. To this end, various human DNA quantification kits have been developed. Among these kits, the PowerQunat® System was designed not only to determine the total amount of human DNA and human male DNA from a forensic evidence item, but also to offer data about degradation of DNA samples. However, a crucial limitation of the PowerQunat® System is its high cost. Therefore, to minimize the cost of DNA quantification, we evaluated kit performance using a reduced volume of reagents (1/2-volume) using DNA samples of varying types and concentrations. Our results demonstrated that the low-volume method has almost comparable performance to the manufacturer's method for human DNA quantification, human male DNA quantification, and DNA degradation index. Furthermore, using a reduced volume of regents, it is possible to run 2 times more reactions per kit. We expect the proposed low-volume method to cut costs in half for laboratories dealing with large numbers of DNA samples.
Kim, Jeongyong;Kim, Hyojeong;Lee, Ja Hyun;Kim, Hyo Sook;Kim, Eungsoo
Biomedical Science Letters
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v.27
no.2
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pp.105-110
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2021
Short Tandem Repeats (STR) analysis which characterized by genetic polymorphism has been widely used in the forensic genetic fields. Unfortunately, mutation occurred in various STR loci could make it difficult to interpret STR data. Thus, the mutation rate of STR loci plays an important role for the data interpretation in human identification and paternity test. To verify the mutation of the STR loci in the Korean population, 545 trio sets (father, mother, and child) were analyzed with two commercial STR kits that include the 23 autosomal STR loci (D1S1656, TPOX, D2S441, D2S1338, D3S1358, FGA, D5S818, CSF1PO, D7S820, D8S1179, D10S1248, TH01, D12S391, VWA D13S317, D16S539, D18S51, D19S433, D21S11, D22S1045, SE33, Penta E and Penta D). As a result, 36 mutations were observed in 14 STR loci. The types of mutation were also classified by the increase or decrease of the alleles. The overall mutation rate was 1.4×10-3, and the paternal mutation rate was four times higher than that of the maternal. This study will provide more detailed criterion for human identification by the mutation rate of STR loci in the Korean population.
Kwon, Han-Sol;Park, Hyun-Chul;Lee, Kyungmyung;An, Sanghyun;Oh, Yu-Li;Ahn, Eu-Ree;Jung, Ju Yeon;Lim, Si-Keun
Analytical Science and Technology
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v.29
no.2
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pp.79-84
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2016
A small and inexpensive thermal cycler (PCR machine), known as the MiniPCRTM Mini8 Thermal Cycler (Amplyus, Cambridge, MA, USA), was developed. In this study, the performance of this PCR machine was compared with the GeneAmp® PCR system 9700 (Applied Biosystems) using four autosomal short tandem repeat (STR) kits, a Y-chromosome STR kit, and a mitochondrial DNA HV1/HV2 sequence analysis. The sensitivity and stochastic effects of the STR multiplex kits and the quality of the DNA sequence analysis were similar between the two PCR machines. The MiniPCRTM Mini8 Thermal Cycler could be used for analyses at forensic DNA laboratories and crime scenes. The cost of the PCR is so economical that school laboratories and individuals could use the machines.
Kim, Joo-Young;Kim, Da-Hye;Park, Hyun-Chul;Jung, Ju Yeon;Jin, Gang-Nam;Hwang, In-Kwan;Kang, Pil-Won
Analytical Science and Technology
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v.32
no.4
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pp.155-162
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2019
Analysis techniques using DNA profiling are widely used in various fields including forensic science and new technologies such as the Direct PCR amplification method are being developed continuously in order to acquire the DNA profiles efficiently. However, it has a limits such as non-specific amplification according to the quality of crime scene evidence samples. Especially, split peaks caused by excessive DNA samples are one of the important factors that could cause the debate to allow researchers to interpret the DNA profile results. In this study, we confirmed the occurrence rate of split peaks in each STR (short tandem repeats) locus of the $GlobalFiler^{TM}$ kit and investigated the possibility of improving the split peaks using several PCR additives such as DMSO (dimethylsulfoxide), $MgCl_2$, Betaine and Tween-20. As a result, we could make three groups according to the occurrence rate of split peaks in Direct PCR and it was confirmed that the ratio of split peaks could be reduced by DMSO (87.4 %), $MgCl_2$ (84.5 %) and Betaine (86.1 %), respectively. These results indicate that PCR additives such as DMSO, $MgCl_2$ and Betaine can be improve the split peaks in Direct PCR and thereby facilitate subsequently a successful DNA profile results.
Jung, Ju Yeon;Kim, Kyoung Sook;Park, Sun Wha;Lim, Si Keun;Lee, Dong Sub;Lee, Yang Han
Analytical Science and Technology
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v.29
no.1
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pp.43-48
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2016
A variety of Y-STR analysis kits have been developed and used in the forensic field. Prior to the forensic application of a new kit, laboratory validation and sensitivity tests are essential processes in selecting suitable alternatives and for assuring that standard operating procedures are followed. In this paper, we have performed a sensitivity study of a new commercial kit, the Yfiler® PLUS PCR Amplification Kit (Yfiler plus kit, released in 2014) by comparing it with the AmpF/STR® YfilerTM PCR Amplification Kit (Yfiler kit, released in 2004). The Yfiler plus kit includes the 17 Y-STR loci of the Yfiler kit and has been supplemented with 10 new Y-STR loci. First, we analyzed the sensitivity difference between the two kits using commercial control DNA 2800M and 007. In addition, we compared the detection rate between the two kits from the 16 selected forensic casework samples of less than 0.5 ng concentrations. The results show that the sensitivity and detection rate of the Yfiler plus kit are higher than the corresponding rates of the Yfiler kit. In addition, we were able to obtain more Y-STR profiles with the use of the new kit. Thus, we suggest that Yfiler plus kit is a more effective forensic tool to detect Y-STR profiles from forensic casework samples of low concentrations.
The DNA profiling of short tandem repeat (STR) markers is a powerful tool for forensic identification and forensic paternity testing. However, STR loci are susceptible to mutation that cause mismatches between parents and children when paternity is tested. Herein, we examined paternity disputes with 23 autosomal STR loci using two commercial human identification kits and revealed successive mismatches at the D13S317 locus across three generations of a Korean family. Additionally, we investigated 12 X-chromosomal STRs and discovered an inconsistency at the DXS10148 locus between the father and daughter of the same Korean family. Furthermore, we confirmed STR genotypes at the D13S317 and DXS10148 loci of the family using sequencing analysis. Consequently, we identified a successive single-step mutation at the D13S317 locus and one single-step mutation at the DXS10148 locus in three generations of the Korean family. Therefore, this case study may be useful for interpreting and understanding forensic paternity tests.
Cho, Sohee;Lee, Ji Hyun;Kim, Chong Jai;Kim, Moon Young;Kim, Kun Woo;Hwang, Doyeong;Lee, Soong Deok
The Korean Journal of Legal Medicine
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v.41
no.2
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pp.41-45
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2017
Fetal DNA (fDNA) detection in maternal serum is a challenge due to low copy number and the smaller size of fDNA fragments compared to DNA fragments derived from the mother. Massively parallel sequencing (MPS) is a useful technique for fetal genetic analysis that is able to detect and quantify small amounts of DNA. In this study, seven clinical samples of maternal serum potentially containing fDNA were analyzed with a commercial single nucleotide polymorphism (SNP) panel, the HID-Ion $AmpliSeq^{TM}$ Identity Panel, and the results were compared to those from previous studies. Reference profiles for mothers and fetuses were not available, but multiple Y chromosomal SNPs were detected in two samples, indicating that fDNA was present in the serum and thereby validating observations of autosomal SNPs. This suggests that SNP-based MPS can be valuable for fDNA detection, thereby offering an insight into fetal genetic status. This technology could also be used to detect small amounts of DNA in mixed DNA samples for forensic applications.
Kim, Moon-Young;Cho, Sohee;Lee, Ji Hyun;Seo, Hee Jin;Lee, Soong Deok
Journal of Korean Medical Science
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v.33
no.52
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pp.337.1-337.14
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2018
Background: Mitochondrial heteroplasmy, the co-existence of different mitochondrial polymorphisms within an individual, has various forensic and clinical implications. But there is still no guideline on the application of massively parallel sequencing (MPS) in heteroplasmy detection. We present here some critical issues that should be considered in heteroplasmy studies using MPS. Methods: Among five samples with known innate heteroplasmies, two pairs of mixture were generated for artificial heteroplasmies with target minor allele frequencies (MAFs) ranging from 50% to 1%. Each sample was amplified by two-amplicon method and sequenced by Ion Torrent system. The outcomes of two different analysis tools, Torrent Suite Variant Caller (TVC) and mtDNA-Server (mDS), were compared. Results: All the innate heteroplasmies were detected correctly by both analysis tools. Average MAFs of artificial heteroplasmies correlated well to the target values. The detection rates were almost 90% for high-level heteroplasmies, but decreased for low-level heteroplasmies. TVC generally showed lower detection rates than mDS, which seems to be due to their own computation algorithms which drop out some reference-dominant heteroplasmies. Meanwhile, mDS reported several unintended low-level heteroplasmies which were suggested as nuclear mitochondrial DNA sequences. The average coverage depth of each sample placed on the same chip showed considerable variation. The increase of coverage depth had no effect on the detection rates. Conclusion: In addition to the general accuracy of the MPS application on detecting heteroplasmy, our study indicates that the understanding of the nature of mitochondrial DNA and analysis algorithm would be crucial for appropriate interpretation of MPS results.
DNA isolation for PCR-based short tandem repeat (STR) analysis is essential to recover high yields of amplifiable DNA from low copy number (LCN) DNA samples. There are different methods developed for DNA extraction from the small bloodstain and gloves, commonly found at crime scenes. In order to obtain STR profiles from LCN DNA samples, DNA extraction protocols, namely the automated $iPrep^{TM}$$ChargeSwitch^{(R)}$ method, the automated $QIAcube^{TM}$ method, the automated $Maxwell^{(R)}$ 16 DNA $IQ^{TM}$ Resin method, and the manual $QIAamp^{(R)}$ DNA Micro Kit method, were evaluated. Extracted DNA was quantified by the $Quantifiler^{TM}$ Human DNA Quantification Kit and DNA profiled by $AmpFISTR^{(R)}$$Identifiler^{(R)}$ Kit. Results were compared based on the amount of DNA obtained and the completeness of the STR profiles produced. The automated $iPrep^{TM}$$ChargeSwitch^{(R)}$ and $QIAcube^{TM}$ methoas produced reproducible DNA of sufficient quantity and quality trom the dried blood spot. This two automated methods showed a quantity and quality comparable to those of the forensic manual standard protocols normally used in our laboratory. In our hands, the automated DNA extraction method is another obvious choice when the forensic case sample available is bloodstain. The findings of this study indicate that the manual simple modified $QIAamp^{(R)}$ DNA Micro Kit method is best method to recover high yields of amplifiable DNA from the numerous potential sources of LCN DNA samples.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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