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犯罪鑑識夠不夠科學?

科景_96
・2011/02/10 ・2028字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 544 ・八年級

Original publish date:May 21, 2009

編輯 螢火蟲 報導

 

一份由美國國家科學院委員會(National Academy of Sciences)所提出的報告,發現在美國由刑事鑑定實驗室(crime laboratories)所進行的工作有許多嚴重的問題。刑事鑑定實驗室工作量太大了,給調查員和技術人員的資格鑑定課程又很少,而且整個領域本身就處於一個缺乏監督的狀態。有許多鑑識的規則,包括指紋、咬痕、撬桿所留下的條紋和凹痕,或是槍械擊發機制的分析,並不是基於嚴密而且經過同儕評論的研究,甚至根本從來不曾被科學嚴格地驗證過,可是這卻是經典科學的品質證明。

專家小組說,現在是讓鑑定科學更科學一點的時候了。

雖然有一些鑑識專家不認同,但是許多的專家確認同報告的說法。而同時也有一些科學家正在努力進行相關的研究以改善這個領域的現況。紐約市立大學鑑識科學系系主任Lawrence Kobilinsky說,這份報告說的是我們已經講了很久的事情,在鑑識方面有太多的領域需要被改進。

並不是說在鑑識科學領域沒有任何的研究,但是過去幾年以來,這些研究都是由刑事鑑定實驗室自己完成的,而並沒有通過科學界的嚴格檢驗。許多的鑑識結果都在法庭上被質疑,可是法庭並不是驗證任何科學資訊的地方。

有一些科學家正在努力進行相關的研究以改善這個領域的現況。他們研究人類的決策模式來改善軟體,如此一來便可以改善鑑識科學最重要的部份,也就是辨識和比較模式的能力。此外也有許多鑑識的研究因為科技以及技術的進步而改進。這些研究造成很大的突破,也許可以在下一季的“C.S.I.”影集看得到,例如一種從雜貨店袋子或其他很不可能的來源取得指紋的技術,或是能夠分析最細微證據的設備。

不過Kobilinsky認為這些改善很有幫助,但是並沒有解決最基礎的問題。情況最理想的鑑識證據是DNA,DNA分析來自於生物科學,而且有很多時間和金錢已經投入這個領域,因而累積了許多經過同儕評論過的研究。所以當一個DNA專家在法庭上作證說這個樣本的確有很高的機率來自於嫌犯,那麼這個宣稱的確是以科學作為基礎的。DNA被當作證據來分析有相當的優勢。因為DNA特別的構造,所以能夠被數位化。所以科學家們能夠同意多少程度的DNA差異,可以由電腦計算出相對的機率。

可是指紋就複雜多了,有很多不一樣的方式可以選擇當作特徵並且進行比對,一個模糊的指紋可能只有幾個紋路或點可以用來作比對,可是一個清晰而完整的指紋卻有非常多可供比對的特徵。還有其他的狀況都會影響指紋,例如發現指紋的材質是什麼,以及指紋按壓的壓力大小。

紐約州立大學水牛城分校Sargur N. Srihari是一個模式鑑識專家,目前正試著量化不確定性。他的團隊過去作過很多研究,幫郵局發展出一套系統可以辨識信封上手寫的地址,而目前他正使用指紋的幾個資料庫來計算兩個指紋之間的相關性。很多指紋的特徵都是由X和Y座標來表示,而一些指紋上的特徵可以被定位出來而形成方向和角度。一個指紋可以有40個以上的比對特徵。Srihari使用一些相對來說比較小的資料庫,包括一組相當小的指紋資料庫,裡面包含了幾十對雙胞胎的指紋,這可以讓配對成功率更高,然後把這些結果應用在改良數學比對的工具上,如此一來在大一點的資料庫進行比對時就會比較正確。Srihari說,這不是一件容易的事情,他們的目標不是要取得絕對的確認,而是提高確認的機率,而這在法律的訴訟過程中已經非常有用了。

而其他的研究者則有他們各自的資料庫。紐約市立大學的助理教授Nicholas D. K. Petraco則正在研究顯微工具痕跡,像是一個竊賊翹開窗護而使用的螺絲起子。以往都假設沒有兩隻螺絲起子可以有相同形式的痕跡,但是這個假設卻從來不曾被證明過。所以Petraco就系統劃地在臘或是其他的材質上留下痕跡,然後用實體顯微鏡拍攝影像並且對細節進行量化,把資料建立成一個資料庫,如此一來就能夠逐漸瞭解一種痕跡符合一個特定工具的機率有多少。

這樣的工作往往很花時間,不過好消息是資料永遠在那裡。因此隨著軟體的改良,鑑識的機率就會被提高,而演算法和資料的比對方法也隨著時間不斷在演化。但是有的證據不可能去發展出一套有效的資料庫,例如咬痕資料的分析。鑑識牙醫學者Ira Titunik就說,使用一隻螺絲起子很單純而且簡單,但是咬這個動作牽涉到很多牙齒,因此總有其他的因素,包括皮膚的狀況等等,都會造成咬痕的差異,因此就很難對鑑識的可信度進行量化。

還有少數的研究者在研究誤差怎麼影響到鑑識的分析。美國國家標準與技術研究院最近建立了一套指紋的工作團隊,包括統計學家、心理學家和其他領域的專家,試圖瞭解造成人為誤差的詳情。研究顯示當進行鑑定工作的時候,指紋辨識人員可以被他們已經知道的內容所影響。在一個實驗裡面,他發現同一個鑑識人員可以下不同的結論。

鑑識專家說研究有其必要,但這並不意味著像是指紋分析這種鑑識規則就不能使用。專家們不懷疑指紋證據和槍械證據,尤其一旦經過研究的過程,這些證據將更被信賴,而且也更好。而Kobilinsky也認為人們不應該就直接下結論,認為鑑識科學是不好的科學。

鑑識科學不是垃圾,但是這不代表這個領域就不需要被改進。

 

參考來源:

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科景_96
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揭開人體的基因密碼!——「基因定序」是實現精準醫療的關鍵工具

科技魅癮_96
・2021/11/16 ・1998字 ・閱讀時間約 4 分鐘

為什麼有些人吃不胖,有些人沒抽菸卻得肺癌,有些人只是吃個感冒藥就全身皮膚紅腫發癢?這一切都跟我們的基因有關!無論是想探究生命的起源、物種間的差異,乃至於罹患疾病、用藥的風險,都必須從了解基因密碼著手,而揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。

揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。圖/科技魅癮提供

基因定序對人類生命健康的意義

在歷史上,DNA 解碼從 1953 年的華生(James Watson)與克里克(Francis Crick)兩位科學家確立 DNA 的雙螺旋結構,闡述 DNA 是以 4 個鹼基(A、T、C、G)的配對方式來傳遞遺傳訊息,並逐步發展出許多新的研究工具;1990 年,美國政府推動人類基因體計畫,接著英國、日本、法國、德國、中國、印度等陸續加入,到了 2003 年,人體基因體密碼全數解碼完成,不僅是人類探索生命的重大里程碑,也成為推動醫學、生命科學領域大躍進的關鍵。原本這項計畫預計在 2005 年才能完成,卻因為基因定序技術的突飛猛進,使得科學家得以提前完成這項壯舉。

提到基因定序技術的發展,早期科學家只能測量 DNA 跟 RNA 的結構單位,但無法排序;直到 1977 年,科學家桑格(Frederick Sanger)發明了第一代的基因定序技術,以生物化學的方式,讓 DNA 形成不同長度的片段,以判讀測量物的基因序列,成為日後定序技術的基礎。為了因應更快速、資料量更大的基因定序需求,出現了次世代定序技術(NGS),將 DNA 打成碎片,並擴增碎片到可偵測的濃度,再透過電腦大量讀取資料並拼裝序列。不僅更快速,且成本更低,讓科學家得以在短時間內讀取數百萬個鹼基對,解碼許多物種的基因序列、追蹤病毒的變化行蹤,也能用於疾病的檢測、預防及個人化醫療等等。

在疾病檢測方面,儘管目前 NGS 並不能找出全部遺傳性疾病的原因,但對於改善個體健康仍有積極的意義,例如:若透過基因檢測,得知將來罹患糖尿病機率比別人高,就可以透過健康諮詢,改變飲食習慣、生活型態等,降低發病機率。又如癌症基因檢測,可分為遺傳性的癌症檢測及癌症組織檢測:前者可偵測是否有單一基因的變異,導致罹癌風險增加;後者則針對是否有藥物易感性的基因變異,做為臨床用藥的參考,也是目前精準醫療的重要應用項目之一。再者,基因檢測後續的生物資訊分析,包含基因序列的註解、變異位點的篩選及人工智慧評估變異點與疾病之間的關聯性等,對臨床醫療工作都有極大的助益。

基因定序有助於精準醫療的實現。圖/科技魅癮提供

建立屬於臺灣華人的基因庫

每個人的基因背景都不同,而不同族群之間更存在著基因差異,使得歐美國家基因庫的資料,幾乎不能直接應用於亞洲人身上,這也是我國自 2012 年發起「臺灣人體生物資料庫」(Taiwan biobank),希望建立臺灣人乃至亞洲人的基因資料庫的主因。而 2018 年起,中央研究院與全臺各大醫院共同發起的「臺灣精準醫療計畫」(TPMI),希望建立臺灣華人專屬的基因數據庫,促進臺灣民眾常見疾病的研究,並開發專屬華人的基因型鑑定晶片,促進我國精準醫療及生醫產業的發展。

目前招募了 20 萬名臺灣人,這些民眾在入組時沒有被診斷為癌症患者,超過 99% 是來自中國不同省分的漢族移民人口,其中少數是臺灣原住民。這是東亞血統個體最大且可公開獲得的遺傳數據庫,其中,漢族的全部遺傳變異中,有 21.2% 的人攜帶遺傳疾病的隱性基因;3.1% 的人有癌症易感基因,比一般人罹癌風險更高;87.3% 的人有藥物過敏的基因標誌。這些訊息對臨床診斷與治療都相當具實用性,例如:若患者具有某些藥物不良反應的特殊基因型,醫生在開藥時就能使用替代藥物,避免病人服藥後產生嚴重的不良反應。

基因時代大挑戰:個資保護與遺傳諮詢

雖然高科技與大數據分析的應用在生醫領域相當熱門,但有醫師對於研究結果能否運用在臨床上,存在著道德倫理的考量,例如:研究用途的資料是否能放在病歷中?個人資料是否受到法規保護?而且技術上各醫院之間的資料如何串流?這些都需要資通訊科技(ICT)產業的協助,而醫師本身相關知識的訓練也需與時俱進。對醫院端而言,建議患者做基因檢測是因為出現症狀,希望找到原因,但是如何解釋以及病歷上如何註解,則是另一項重要議題。

從人性觀點來看,在技術更迭演進的同時,對於受測者及其家人的心理支持及社會資源是否相應產生?回到了解病因的初衷,在知道自己體內可能有遺傳疾病的基因變異時,家庭成員之間的情感衝擊如何解決、是否有對應的治療方式等,都是值得深思的議題,也是目前遺傳諮詢門診中會詳細解說的部分。科技的初衷是為了讓人類的生活變得更好,因此,基因檢測如何搭配專業的遺傳諮詢系統,以及法規如何在科學發展與個資保護之間取得平衡,將是下一個基因時代的挑戰。

更多內容,請見「科技魅癮」:https://charmingscitech.pse.is/3q66cw

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《科技魅癮》的前身為1973年初登場的《科學發展》月刊,每期都精選1個國際關注的科技議題,邀請1位國內資深學者擔任客座編輯,並訪談多位來自相關領域的科研菁英,探討該領域在臺灣及全球的研發現況及未來發展,盼可藉此增進國內研發能量。 擋不住的魅力,戒不了的讀癮,盡在《科技魅癮》