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基于二代测序的法医学DNA遗传标记和RNA分子标记集成检测技术探索研究

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基于二代测序的法医学DNA遗传标记和RNA分子标记集成检测技术探索...

作者：缪磊昆明医科大学

学位级别：硕士

【目的】脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid,DNA)遗传标记和核糖核酸(ribonucleic acid,RNA)分子标记在法医学实践中的应用十分广泛。DNA遗传标记可以用于个体识别、亲子鉴定、生物地理祖先推断及表型刻画等方面。RNA分子标记可以用... 详细信息

【目的】脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid,DNA)遗传标记和核糖核酸(ribonucleic acid,RNA)分子标记在法医学实践中的应用十分广泛。DNA遗传标记可以用于个体识别、亲子鉴定、生物地理祖先推断及表型刻画等方面。RNA分子标记可以用于组织属性推断、体液离体时间推断、年龄推断及分子病理诊断等方面。目前针对这两种标记的检测多为独立进行,存在实验流程复杂、检材消耗量大、信息关联度差等缺陷。对一份生物物证同时进行两种标记的集成检测,可以一次性挖掘生物检材的多维度信息,并实现多类信息的证据关联。集成检测可以简化实验步骤,缩短检验时间,更可以节约宝贵的案发现场生物检材。相比于法医遗传实验室常用的毛细管电泳技术而言,二代测序(next-generation sequencing,NGS)技术具有高通量、高速度、集成化等特点,支持同时检测多类及大量的分子标记,更加适合法医学DNA和RNA的集成检测。目前,国内外对基于NGS的DNA和RNA集成检测技术的研究和报道有限,尤其是该技术在法庭科学中的研究较为少见,因此本次研究的目的在于探索适用于在NGS平台上对法医学DNA遗传标记和RNA分子标记集成检验的技术方法。【方法】1.比较DNA和RNA的共同提取方案本研究使用了QIAamp DNA Investigator试剂盒、Mag Attract M48 DNA手工提取试剂盒、Prep Filer Express BTA法医DNA提取试剂盒、超纯RNA提取试剂盒、miRNeasy Micro试剂盒和All Prep DNA/RNA Micro试剂盒对5名受试者的外周血进行核酸提取,通过核酸定量结果比较不同试剂盒的DNA和RNA共提取效果。2.比较DNA和RNA混合液的核酸定量方法本研究使用Qubit荧光仪(荧光检测法)和Nano Drop分光光度计(紫外吸收光度法)对核酸混合溶液进行定量,比较了这两种方法的DNA和RNA定量结果。3.DNA和RNA标记的筛选及集成检测体系的构建本研究对常用于法医学个体识别的短串联重复序列(short tandem repeat,STR)、SNP(single nucleotide polymorphism,SNP)遗传标记及可以用于推断外周血和唾液组织属性的信使RNA(messenger ribonucleic acid,mRNA)分子标记进行筛选,对这些标记进行了引物设计及引物特异性验证,并使用验证通过的DNA和RNA标记进行集成检测体系的构建。4.探索逆转录反应是否会对法医学DNA的检验产生影响利用毛细管电泳技术和NGS技术对逆转录前后的DNA溶液进行检验,并对检验结果进行统计分析。5.探索DNA和RNA集成检测的文库构建方案本研究使用文献报道过的两种文库构建方案对DNA和RNA共同进行文库构建(方法一:对总核酸进行逆转录,使用逆转录产物直接进行文库构建;方法二:对总核酸进行逆转录,使用逆转录产物及总核酸溶液的混合物进行文库构建),通过文库质检评估这两种文库构建方案的可行性。6.体液样本的检验及结果准确性验证本研究采用构建好的DNA和RNA集成检测体系在NGS平台上对两种体液共10个样本进行法医学DNA和RNA标记的检验,分析集成检测的测序参数、测序结果等,并对STR、SNP分型及mRNA的定性结果进行了准确性验证。【结果】1.使用超纯RNA提取试剂盒和miRNeasy Micro试剂盒可以在所有样本中同时提取出DNA和RNA,使用其他4种试剂盒虽然均可以提取到DNA,但是RNA的提取效果不理想,仅能从部分样本中提取到RNA。2.对核酸混合液进行定量,Nano Drop分光光度计和Qubit荧光仪的定量结果差异较大,使用Nano Drop得到的DNA定量结果为Qubit定量结果的1.2至7.2倍,使用Nano Drop得到的RNA定量结果为Qubit定量结果的2.1至14.6倍。3.本研究筛选到了10个被广泛研究的常染色体STR、45个常染色体SNP及8个mRNA分子标记,对这些标记设计的引物均具有较好的特异性。4.可以在经过逆转录的DNA溶液中检出STR和SNP,且分型结果与未经过逆转录的DNA分型一致。5.使用两种文库构建方案,均能同时检出DNA文库和RNA文库。6.使用DNA和RNA集成检测体系对10个体液样本进行检验,均能检出STR、SNP的分型结果及mRNA的表达。通过验证,集成检测体系的STR、SNP分型结果及mRNA的定性结果均具有较高的准确性。【结论】本研究开发了一种基于NGS技术集成检测法医学DNA遗传标记和RNA分子标记的实验技术,并构建了一个集成检测体系,能够同时检测10个常染色体STR基因座、45个常染色体SNP基因座和8个mRNA分子标记,可以对人的外周血样本或唾液样本进行个体识别和组织属性推断。本研究首次在国际上实现了法医学DNA遗传标记和R

关键词：法医遗传学 DNA RNA 集成检测二代测序

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基于曲率传感的主焦巡天望远镜集成检测方法

中国光学（中英文） 2023年第3期16卷 535-541页

作者：安其昌吴小霞李洪文蔡雨岐中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 吉林省智能波前传感与控制重点实验室吉林长春130033 哈尔滨工业大学黑龙江哈尔滨150001

通过对望远镜进行曲率波前感知,以更好地实现主焦巡天望远镜的集成检测。首先,利用傅立叶光学理论分析了主焦巡天望远镜曲率传感过程以及多环节动态稳定性传递基本原理。其次,对主焦巡天望远镜集成检测中的静态校正与动面形测量过程进... 详细信息

通过对望远镜进行曲率波前感知,以更好地实现主焦巡天望远镜的集成检测。首先,利用傅立叶光学理论分析了主焦巡天望远镜曲率传感过程以及多环节动态稳定性传递基本原理。其次,对主焦巡天望远镜集成检测中的静态校正与动面形测量过程进行误差分析。然后,分析了调节过程中的自由度锁定。最后,通过实验实现了集成检测过程的原理贯通。所获得的波前探测残差优于0.08λ(λ=633 nm)。空间分辨率为0.1 m,时间分辨率为0.2 Hz。本方法可有效提升主焦点大口径大视场望远镜的成像质量,利用曲率传感非干涉、高鲁棒的特点,降低了集成检测过程对外界环境稳定性的需求,为未来更加精细的时域天文学观测提供助力。

关键词：曲率传感波前像差主焦巡天望远镜集成检测

基于序列拼接的基因组长插入变异集成检测方法研究

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北京化工大学学报（自然科学版） 2018年第6期45卷 87-92页

作者：高峰高敬阳叶露北京化工大学信息科学与技术学院北京100029

针对目前基于测序的结构变异检测方法检测效果较差的问题,提出了基于序列拼接的长插入变异(ISALins)检测方法。首先融合3种不同检测工具初始的检测结果,然后在初始的预测可疑断点附近分析和提取最可能包含插入信息的高质量软切片段,并... 详细信息

针对目前基于测序的结构变异检测方法检测效果较差的问题,提出了基于序列拼接的长插入变异(ISALins)检测方法。首先融合3种不同检测工具初始的检测结果,然后在初始的预测可疑断点附近分析和提取最可能包含插入信息的高质量软切片段,并比对失败的片段;将这些候选片段利用基于De Bruijn图的方法进行拼接后完成长插入变异的检测。仿真数据和真实数据的实验结果表明:与直接融合多个单一工具检测结果相比,本文方法可以在确保检测敏感度的前提下大幅提高长插入变异的检测精度。

关键词：高通量测序长插入变异序列拼接集成检测

编码微珠悬浮芯片集成检测冠状动脉粥样硬化性心脏病相关蛋白因子:可行性分析

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中国组织工程研究与临床康复 2008年第22期12卷 4287-4290页

作者：李健洪刘映峰缪绯南方医科大学珠江医院心血管内科广东省广州市510280

目的:编码微珠悬浮芯片技术是新兴的蛋白质芯片技术,该方法被认为是医学检验发展的方向。实验拟进一步验证编码微珠悬浮芯片集成检测冠状动脉粥样硬化性心脏病(冠心病)相关蛋白因子并分析其可行性。方法:①试验对象:收集2007-08/09在本... 详细信息

目的:编码微珠悬浮芯片技术是新兴的蛋白质芯片技术,该方法被认为是医学检验发展的方向。实验拟进一步验证编码微珠悬浮芯片集成检测冠状动脉粥样硬化性心脏病(冠心病)相关蛋白因子并分析其可行性。方法:①试验对象:收集2007-08/09在本院心内科住院的冠心病患者的血清样本30例,男19例,女11例,平均年龄(63±10岁。纳入标准:无明显肝肾功能异常、脑血管意外、急性感染、各种凝血功能异常性疾病及接受抗凝治疗者。患者对治疗及试验均知情同意,治疗方案经医院医学伦理委员会批准。②试验方法及评估:建立编码微珠悬浮芯片集成检测方法,同时检测30例患者血清标本中超敏C-反应蛋白、脂蛋白a和脂联素3种冠心病相关蛋白因子的浓度,利用酶联免疫吸附法对相同血清标本的上述3种蛋白因子分别进行检测,并进行相关性分析。结果:纳入患者的血清样本共30例,均进入结果分析。①编码微珠悬浮芯片集成检测结果:超敏C-反应蛋白(2.54±1.97)mg/L脂蛋白a(102.41±76.74)mg/L和脂联素(15.43±9.87)mg/L。②酶联免疫吸附法检测结果:超敏C-反应蛋白(3.93±2.52)mg/L脂蛋白a(208.63±81.23)mg/L和脂联素(16.63±8.21)mg/L。③编码微珠悬浮芯片集成检测结果与酶联免疫吸附法分别检测超敏C-反应蛋白、脂蛋白a和脂联素的结果呈显著相关(超敏C-反应蛋白:r=0.972,P集成检测冠心病相关蛋白因子是可行的方法,凭借其高通量、精确、可靠、操作简便等优势,很可能成为冠心病诊断中一项十分重要的分析检测技术。

关键词：编码微珠悬浮芯片集成检测酶联免疫吸附法冠心病组织相关因子

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柔体大变形参数的光纤光栅集成检测方法

仪表技术与传感器 2020年第2期 101-104,123页

作者：吕宇翔任旭路长厚李学勇马晓源谷雨橦山东大学机械工程学院山东济南250061

柔体变形检测具有重要意义,但柔体大变形时局部应变远超过光纤布拉格光栅(FBG)测量量程,难以直接测量。为解决柔体大变形过程大应变检测的问题,提出了光纤光栅螺旋倾斜方法,并设计旋向不同的光纤光栅测点交错布置方案,实现柔体大变形的... 详细信息

柔体变形检测具有重要意义,但柔体大变形时局部应变远超过光纤布拉格光栅(FBG)测量量程,难以直接测量。为解决柔体大变形过程大应变检测的问题,提出了光纤光栅螺旋倾斜方法,并设计旋向不同的光纤光栅测点交错布置方案,实现柔体大变形的扭转、拉伸、弯曲状态参数的集成检测,结合三维形状检测算法重构柔体大变形形状。实验结果表明,该检测方法有效减小了光纤光栅测量应变,扩大了应变检测范围,实现了柔体大应变检测目的。

关键词：柔体大变形光纤布拉格光栅集成检测三维形状螺旋倾斜

飞机整机线缆自动化集成检测技术研究现状和发展

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航空制造技术 2021年第4期64卷 38-49页

作者：王发麟李志农王娜南昌航空大学航空制造工程学院南昌330063 南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室南昌330063 航空工业江西洪都航空工业集团有限责任公司飞机总装厂南昌330024

飞机整机线缆集成检测是飞机总装过程中的一项重要工作,是关乎线缆制造质量高低的一个关键环节,在航空制造企业受到了广泛重视。对飞机整机线缆检测方法进行了比较和分析,介绍了线缆自动化集成检测的内涵和主要研究内容,对比分析了国内... 详细信息

飞机整机线缆集成检测是飞机总装过程中的一项重要工作,是关乎线缆制造质量高低的一个关键环节,在航空制造企业受到了广泛重视。对飞机整机线缆检测方法进行了比较和分析,介绍了线缆自动化集成检测的内涵和主要研究内容,对比分析了国内外线缆自动化集成检测的研究现状,分析和指出了线缆自动化集成检测存在的问题以及发展趋势。最后对数字孪生技术在线缆自动化集成检测领域中的应用进行了展望。

关键词：飞机线缆集成检测分布式测试箱转接电缆数字孪生

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基于特征挖掘的基因组缺失变异集成检测方法

计算机科学 2017年第1期44卷 80-83页

作者：张晓东凌诚高敬阳北京化工大学信息科学与技术学院北京100029

随着高通量测序技术的应用与发展,基于测序的缺失变异检测方法大量涌现。然而,单一检测方法仍存在适用的局限性以及检测精度与敏感度不足的问题。为此,提出一种基于多检测理论融合的特征挖掘与机器学习算法集成的基因组缺失变异综合检... 详细信息

随着高通量测序技术的应用与发展,基于测序的缺失变异检测方法大量涌现。然而,单一检测方法仍存在适用的局限性以及检测精度与敏感度不足的问题。为此,提出一种基于多检测理论融合的特征挖掘与机器学习算法集成的基因组缺失变异综合检测方法。该方法将多种工具应用于个体缺失变异检测,得到变异检测初始集;再根据多种检测理论对初始集中的缺失变异进行序列特征挖掘与特征提取;最后,将检测工具与机器学习算法相融合以获得集成的检测方法,剔除初始集中的假阳性变异,获得最终的结果集。基于千人基因组计划数据的实验表明,相较于单个工具的检测结果,该方法在检测精度和敏感度上均占优势;相较于多个工具检测结果的直接组合,该方法在损失少许检测敏感度的前提下显著地提高了检测精度。

关键词：缺失变异特征挖掘集成检测

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基于属性聚类的网站集成检测及统计分析

内蒙古师范大学学报（自然科学汉文版） 2015年第4期44卷 447-451页

作者：董妍汝山西大学商务学院信息学院山西太原030031

收集大量网站的包含30个特征属性的数据,用k-means属性聚类方法将特征属性划分为不同类别,利用不同类别中的属性数据训练基础分类器,通过集成各基础分类器的结果对未知网站进行预测.采用简单投票和贝叶斯投票对结果进行组合预测,结果表... 详细信息

收集大量网站的包含30个特征属性的数据,用k-means属性聚类方法将特征属性划分为不同类别,利用不同类别中的属性数据训练基础分类器,通过集成各基础分类器的结果对未知网站进行预测.采用简单投票和贝叶斯投票对结果进行组合预测,结果表明,k-means属性聚类方法大大增加了基础分类器的差异性,提高了分类检测的精度,其中基于贝叶斯投票策略的集成模型具有很高的检测精度.

关键词：特征提取属性聚类集成检测贝叶斯投票检测精度

基于涡流/磁记忆集成检测方法的金属构件缺陷评价研究

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基于涡流/磁记忆集成检测方法的金属构件缺陷评价研究

作者：李轶名南昌航空大学

学位级别：硕士

铁磁性材料和铝合金材料是现在工业应用中最为广泛的材质,在工业服役过程中,承受应力集中、腐蚀等因素产生裂纹,将直接影响到构件的安全应用,因此使用无损检测方法对其检测提前预防断裂极其重要。涡流检测基于电磁感应原理能够有效检出... 详细信息

铁磁性材料和铝合金材料是现在工业应用中最为广泛的材质,在工业服役过程中,承受应力集中、腐蚀等因素产生裂纹,将直接影响到构件的安全应用,因此使用无损检测方法对其检测提前预防断裂极其重要。涡流检测基于电磁感应原理能够有效检出导电材料的表面及近表面缺陷,金属磁记忆检测基于磁机械效应对铁磁性材料应力集中部位发生损伤提前预防。本文基于涡流检测和磁记忆检测原理,研制了涡流-磁记忆集成检测探头,展开了对铁磁性材料的低周疲劳试验,分析不同疲劳次数下,涡流检测、磁记忆检测与裂纹长度之间的关系。针对铝合金复杂构件,研制专用多通道涡流检测探头,开展检测试验,分析了组织结构对检测信号的影响,探讨随提离距离变化检测信号幅值与相位的变化规律,拟合出线性变化曲线。首先,基于74HC4052B芯片绘制分时电路的原理图,印刷电路板,解决了电桥残差电压信号失真问题,开展了分时复用检测试验,实现了各个通道的一致性;选用MLX90393传感器芯片,搭建了磁记忆多通道检测模块,使用美国Lakeshore421高斯计与检测传感器测量磁场数值对比,具有较好一致性;集成涡流检测模块与磁记忆检测模块于同一探头;研制辅助检测工装,实现了测距功能和可调节提离高度功能。以30CrMo钢为研究对象,开展了低周疲劳涡流-磁记忆集成检测试验研究,首先,在试样表面规划多条扫查路径,开展涡流检测灵敏度试验与磁记忆检测应力集中标定试验,在试样未装载与装载未施加载荷状态下进行检测作为对比数据,得出在塑性应变阶段、微裂纹萌生阶段、疲劳断裂阶段,磁记忆检测信号与涡流检测信号的变化规律,得出整个疲劳阶段检测信号响应特征,以及不同阶段在整个疲劳寿命中所占百分比。基于多通道涡流检测技术,开展了铝合金复杂构件R角及平面区域缺陷检测试验研究,研制了专用多通道涡流检测探头,确定了最佳检测频率,开展了缺陷检测试验研究,缺陷信号与提离信号具有较大相位差易于判别,具有较高的信噪比。分析了异常组织的存在对检测信号的影响,结合金相组织观察与电导率测量,得出异常组织的存在使电导率突变,引起检测信号出现异常。展开了提离距离对检测信号的影响分析试验研究,拟合了提离距离与检测信号幅值、相位之间的关系曲线。

关键词：铁磁性材料铝合金复杂构件涡流检测磁记忆检测集成检测