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문제 정의
- 본 연구에서는 사건현장에서 지문 탐색을 위해 사용되고 있는 경찰 루비스, 서치 미니라이트, 서치 루비스 및 폴리라이트가 DNA에 어떤 영향을 미치는지 알아보고자 하였다. 국내에서 제작된 경찰 루비스는 10 cm의 거리에서 10초의 조사만으로도 40%이상의 DNA가 손상됨을 확인할 수 있었고, 10 cm의 짧은 거리에서조차 지문의 위치를 명확히 확인할 수 없었기 때문에 효용성에 의문을 갖게되었다.
- 앞선 실험에서 단파자외선 및 장파자외선이 DNA에 미치는 영향을 DNA의 정량분석을 통해 확인해보았다. 그 결과 자외선의 조사 시간이 길수록, 그리고 조사 거리가 가까울수록 DNA의 농도가 감소하였다.
제안 방법
- 4-6 특히 사건 현장에서 사용하는 루비스는 일반적으로 254 nm의 파장을 갖는 단파자외선을 사용하기 때문에 DNA의 손상은 더욱 클 것으로 생각되고 있다.7 본 연구에서는 일선 과학수사요원들이 사건 현장에서 잠재 지문을 찾기 위해 가장 일반적으로 사용되고 있는 세 종류의 단파자외선과 고출력의 장파자외선(350 nm)을 사용해 자외선 조사 거리와 조사 시간에 따른 DNA 양의 변화를 비교 분석하였다.
- 3, Applied Biosystem, Foster City, CA, USA)를 사용하여 정량하였다. STR (Short Tandem Repeat) 분석을 위해 AmpFlSTR Identifier kit (Applied Biosystem, Foster City, CA, USA)를 사용하였으며, 증폭 산물은 3100 Genetic Analyzer (Applied Biosystem, Foster City, CA, USA)에서 전기영동을 수행한 후 GeneMapper-ID Software를 통해 최종 DNA 프로필을 얻었다.
- 가변광원장비인 폴리라이트를 이용하여 장파자외선이 DNA에 미치는 영향을 조사하였다. 350 nm의 장파자외선은 단파자외선에 비해 DNA 손상률이 낮았으며, 조사 시간 및 조사 거리와 DNA 손상률의 관련성도 낮았다(Fig.
- 먼저 각 처리군에서 자외선 조사 시간이 가장 긴 60초 시료를 선정해 STR 분석을 수행하였는데, 모든 처리군에서 모든 좌위(Locus)의 디엔에이형 값을 확인할 수 있었다(Data not shown). 다음으로 단파 및 장파 자외선에 의한 DNA의 손상이 STR 분석에 미치는 영향을 확인하기 위해 STR 증폭산물을 마커별로 피크의 높이(RFU, relative fluorescence unit)를 비교하였다. Homozygote로 하나의 피크를 나타낸 D2S1338 마커에서 피크의 RFU 값을 LIZ의 피크 높이로 보정해 비교한 결과, DNA 정량분석 결과와 유사한 양상을 확인할 수 있었다(Fig.
- 단파자외선에 의한 DNA 손상 정도를 조사 시간별, 조사 거리별로 알아보기 위해 직접 제작한 암상자를 이용하였다. 자외선의 조사 거리는 10 cm, 30 cm, 50 cm로 하였고, 각 거리에서 0초, 10초, 30초, 60초의 시간동안 조사한 후 DNA의 농도를 측정하여 손상 정도를 비교하였다.
- 이러한 결과가 실제 유전자 감식에 어떤 영향을 주는지 알아보기 위해 정제된 DNA의 STR 분석을 수행하였다. 먼저 각 처리군에서 자외선 조사 시간이 가장 긴 60초 시료를 선정해 STR 분석을 수행하였는데, 모든 처리군에서 모든 좌위(Locus)의 디엔에이형 값을 확인할 수 있었다(Data not shown). 다음으로 단파 및 장파 자외선에 의한 DNA의 손상이 STR 분석에 미치는 영향을 확인하기 위해 STR 증폭산물을 마커별로 피크의 높이(RFU, relative fluorescence unit)를 비교하였다.
- 루비스의 장점은 넓은 공간에서 별도의 시약 처리없이 잠재 지문을 찾을 수 있다는 것이다. 먼저 지문을 확실히 식별할 수 있는 거리가 광원과 루비스의 종류에 따라 차이가 있을 수 있기 때문에 본 연구에 사용된 세 종류의 단파자외선 광원별로 지문 식별이 가능한 최소 거리를 측정해보았다. 단파자외선을 사용하는 세 종류의 광원 중에서 서치 미니라이트와 서치 루비스는 1.
- 암상자의 전체 크기는 80 cm × 30 cm × 30 cm (가로 × 세로 × 높이)이며, 안쪽에 조사 거리를 조절할 수 있도록 고안하였다.
- 그 결과 자외선의 조사 시간이 길수록, 그리고 조사 거리가 가까울수록 DNA의 농도가 감소하였다. 이러한 결과가 실제 유전자 감식에 어떤 영향을 주는지 알아보기 위해 정제된 DNA의 STR 분석을 수행하였다. 먼저 각 처리군에서 자외선 조사 시간이 가장 긴 60초 시료를 선정해 STR 분석을 수행하였는데, 모든 처리군에서 모든 좌위(Locus)의 디엔에이형 값을 확인할 수 있었다(Data not shown).
- 자외선을 조사한 혈흔으로부터 DNA를 정제하기위해 QIACUBE (QIAGEN, Hilden, Germany) 장비를 사용하였다. 정제된 DNA는 QuantifilerTM Human DNA Quantification kit (Applied Biosystem, Foster City, CA, USA)와 Real-time PCR system (9700, Applied Biosystem, Foster City, CA, USA), 7500 System SDS software (v1.
- 단파자외선에 의한 DNA 손상 정도를 조사 시간별, 조사 거리별로 알아보기 위해 직접 제작한 암상자를 이용하였다. 자외선의 조사 거리는 10 cm, 30 cm, 50 cm로 하였고, 각 거리에서 0초, 10초, 30초, 60초의 시간동안 조사한 후 DNA의 농도를 측정하여 손상 정도를 비교하였다.
- 자외선을 조사한 혈흔으로부터 DNA를 정제하기위해 QIACUBE (QIAGEN, Hilden, Germany) 장비를 사용하였다. 정제된 DNA는 QuantifilerTM Human DNA Quantification kit (Applied Biosystem, Foster City, CA, USA)와 Real-time PCR system (9700, Applied Biosystem, Foster City, CA, USA), 7500 System SDS software (v1.2.3, Applied Biosystem, Foster City, CA, USA)를 사용하여 정량하였다. STR (Short Tandem Repeat) 분석을 위해 AmpFlSTR Identifier kit (Applied Biosystem, Foster City, CA, USA)를 사용하였으며, 증폭 산물은 3100 Genetic Analyzer (Applied Biosystem, Foster City, CA, USA)에서 전기영동을 수행한 후 GeneMapper-ID Software를 통해 최종 DNA 프로필을 얻었다.
- 혈흔이 부착된 거름종이를 암상자의 덮개 부분에 고정시키고 자외선을 조사하였다. 정제된 DNA의 정량 분석은 결과의 신뢰성을 높이기 위해 거리별, 시간별로 각 3 개씩의 혈흔 시료를 준비하여 사용하였다.
- 먼저 혈액을 1/50로 희석하여 거름종이에 10 μL씩 떨어뜨린 후 상온에서 자연 건조하였다. 혈흔이 부착된 거름종이를 암상자의 덮개 부분에 고정시키고 자외선을 조사하였다. 정제된 DNA의 정량 분석은 결과의 신뢰성을 높이기 위해 거리별, 시간별로 각 3 개씩의 혈흔 시료를 준비하여 사용하였다.
대상 데이터
- 사건현장에서 일반적으로 사용되고 있는 세 종류의 단파자외선 장비와 한 종류의 장파자외선 장비를 이용하여 실험을 진행하였으며, 사용된 광원은 아래 Table 1과 같았다. 현재 국내 경찰에 보급되어 있는 국산 루비스는 ‘경찰 루비스’, 미국 SIRCHIE 사의 The Black Talon Stabilizer는 ‘서치 미니라이트’, UVP600ST UV Panther AC/DC Shortwave Light는 ‘서치 루비스’, 호주 ROFIN사의 Polilight는 ‘폴리라이트’로 기재하였다.
- 실험에 사용된 시료는 혈흔으로서 20대 후반 남성으로부터 제공받은 혈액을 사용하여 준비하였다. 먼저 혈액을 1/50로 희석하여 거름종이에 10 μL씩 떨어뜨린 후 상온에서 자연 건조하였다.
- 현재 국내 경찰에 보급되어 있는 국산 루비스는 ‘경찰 루비스’, 미국 SIRCHIE 사의 The Black Talon Stabilizer는 ‘서치 미니라이트’, UVP600ST UV Panther AC/DC Shortwave Light는 ‘서치 루비스’, 호주 ROFIN사의 Polilight는 ‘폴리라이트’로 기재하였다.
성능/효과
- 가변광원장비인 폴리라이트를 이용하여 장파자외선이 DNA에 미치는 영향을 조사하였다. 350 nm의 장파자외선은 단파자외선에 비해 DNA 손상률이 낮았으며, 조사 시간 및 조사 거리와 DNA 손상률의 관련성도 낮았다(Fig. 2D, Table 2). 장파자외선도 DNA를 손상시킬 수 있으며8 폴리라이트의 경우에는 출력이 매우 높기 때문에 DNA도 손상된 것으로 판단되었다.
- 다음으로 단파 및 장파 자외선에 의한 DNA의 손상이 STR 분석에 미치는 영향을 확인하기 위해 STR 증폭산물을 마커별로 피크의 높이(RFU, relative fluorescence unit)를 비교하였다. Homozygote로 하나의 피크를 나타낸 D2S1338 마커에서 피크의 RFU 값을 LIZ의 피크 높이로 보정해 비교한 결과, DNA 정량분석 결과와 유사한 양상을 확인할 수 있었다(Fig. 3).
- 2A, Table 2). 경찰 루비스는 지문 식별 가능 거리가 10 cm 이내로 매우 짧았고 10초의 짧은 조사 시간만으로도 40%이상의 DNA가 손상되었다. 두 번째로 서치 미니라이트의 경우에는 경찰 루비스보다 다소 높은 DNA 손상률을 보여주었는데, 10 cm의 거리에서 60초 동안 조사한 경우 DNA의 양이 74%나 감소하였다(Fig.
- 앞선 실험에서 단파자외선 및 장파자외선이 DNA에 미치는 영향을 DNA의 정량분석을 통해 확인해보았다. 그 결과 자외선의 조사 시간이 길수록, 그리고 조사 거리가 가까울수록 DNA의 농도가 감소하였다. 이러한 결과가 실제 유전자 감식에 어떤 영향을 주는지 알아보기 위해 정제된 DNA의 STR 분석을 수행하였다.
- 경찰 루비스는 지문 식별 가능 거리가 10 cm 이내로 매우 짧았고 10초의 짧은 조사 시간만으로도 40%이상의 DNA가 손상되었다. 두 번째로 서치 미니라이트의 경우에는 경찰 루비스보다 다소 높은 DNA 손상률을 보여주었는데, 10 cm의 거리에서 60초 동안 조사한 경우 DNA의 양이 74%나 감소하였다(Fig. 2B, Table 2). 마지막으로 서치 루비스의 경우에는 10 cm 거리에서 10초 동안 조사했을 때 약 50% 정도의 DNA가 감소되었다(Fig.
- 서치 미니라이트와 서치 루비스 역시 경찰 루비스와 유사한 DNA 손상 정도를 보여주었으며, 특히 10 cm 거리에서 60초동안 처리한 경우에는 DNA의 70% 이상이 손상되었다. 따라서 지문의 탐색을 위해 단파자외선을 이용하는 루비스 장비를 이용하기 위해서는 지문 확인 최대 거리인 1 m 전후에서 조사하는 것이 DNA의 손상을 막을 수 있는 방법이 될 것으로 판단되었다. 자외선 조사 시간도 DNA 손상의 중요한 요인이 되므로 최대한 짧은 시간 내에 지문을 찾는 것이 중요할 것이다.
- 2B, Table 2). 마지막으로 서치 루비스의 경우에는 10 cm 거리에서 10초 동안 조사했을 때 약 50% 정도의 DNA가 감소되었다(Fig. 2C, Table 2). 본 연구에 사용한 세 종류의 단파자외선 광원은 모두 DNA에 심각한 영향을 주는 것으로 보이며, 이는 유전자감식 결과에도 큰 영향을 미칠 것으로 생각된다.
- 2C, Table 2). 본 연구에 사용한 세 종류의 단파자외선 광원은 모두 DNA에 심각한 영향을 주는 것으로 보이며, 이는 유전자감식 결과에도 큰 영향을 미칠 것으로 생각된다.
- 자외선 조사 시간도 DNA 손상의 중요한 요인이 되므로 최대한 짧은 시간 내에 지문을 찾는 것이 중요할 것이다. 장파자외선 장비인 폴리라이트는 DNA 손상 정도가 단파자외선에 비해 낮았지만, 단파자외선과 마찬가지로 조사 거리가 가까울수록, 조사 시간이 길수록 많은 DNA 손상을 볼 수 있었다. 사건현장에서 지문도 찾고 유전자감식을 통해 DNA 프로필도 확보하기 위해서는 적합한 자외선 장비를 선택하고, 최대한 먼 거리에서 최대한 짧은 시간 내에 지문을 확인해야할 것이다.
- 첫 번째로 경찰 루비스가 DNA에 미치는 영향을 실험하였는데, 광원 조사 시간이 길수록, 그리고 조사 거리가 가까울수록 더 많은 DNA가 손상되는 것을 알 수 있었다(Fig. 2A, Table 2). 경찰 루비스는 지문 식별 가능 거리가 10 cm 이내로 매우 짧았고 10초의 짧은 조사 시간만으로도 40%이상의 DNA가 손상되었다.
후속연구
- 장파자외선 장비인 폴리라이트는 DNA 손상 정도가 단파자외선에 비해 낮았지만, 단파자외선과 마찬가지로 조사 거리가 가까울수록, 조사 시간이 길수록 많은 DNA 손상을 볼 수 있었다. 사건현장에서 지문도 찾고 유전자감식을 통해 DNA 프로필도 확보하기 위해서는 적합한 자외선 장비를 선택하고, 최대한 먼 거리에서 최대한 짧은 시간 내에 지문을 확인해야할 것이다.
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