山東漢族人群19個(gè)STR基因座的遺傳多態(tài)性

張茂修，韓淑毅，高洪梅，孫善會(huì)，肖東杰，劉洋，汪運(yùn)山

（1.山東大學(xué)附屬濟(jì)南市中心醫(yī)院，山東濟(jì)南 250013；2.濟(jì)南迪恩法醫(yī)司法鑒定所，山東濟(jì)南 250013）

·技術(shù)與應(yīng)用·

山東漢族人群19個(gè)STR基因座的遺傳多態(tài)性

張茂修1，2，韓淑毅1，2，高洪梅1，2，孫善會(huì)1，2，肖東杰1，2，劉洋1，2，汪運(yùn)山1，2

（1.山東大學(xué)附屬濟(jì)南市中心醫(yī)院，山東濟(jì)南 250013；2.濟(jì)南迪恩法醫(yī)司法鑒定所，山東濟(jì)南 250013）

目的調(diào)查山東漢族人群19個(gè)STR基因座的群體遺傳學(xué)資料，為親權(quán)鑒定提供遺傳學(xué)數(shù)據(jù)。方法采用GoldeneyeTM20A試劑盒對山東漢族人群中205例無關(guān)個(gè)體進(jìn)行基因分型，得到19個(gè)STR基因座的等位基因頻率及群體遺傳學(xué)參數(shù)。對IdentifilerTM、SinoFilerTM、PowerPlex?16和GoldeneyeTM20A 4個(gè)試劑盒進(jìn)行比較，并對1例特殊的親子鑒定案件進(jìn)行分析。結(jié)果獲得山東漢族人群19個(gè)STR基因座的群體遺傳學(xué)參數(shù)。累積個(gè)體識(shí)別率（CDP）及累積非父排除率（CPE）從高到低分別為GoldeneyeTM20A、SinoFilerTM、PowerPlex?16、IdentifilerTM試劑盒。對實(shí)際案件進(jìn)行分析，作為二聯(lián)體，IdentifilerTM試劑盒無被排除基因座，而SinoFilerTM、PowerPlex?16和GoldeneyeTM20A試劑盒均不能排除父子關(guān)系。結(jié)論與IdentifilerTM、SinoFilerTM和PowerPlex?16 3種試劑盒進(jìn)行比較，GoldeneyeTM20A試劑盒效能更高，但不能完全滿足二聯(lián)體鑒定的要求。

法醫(yī)遺傳學(xué)；短串聯(lián)重復(fù)序列；多態(tài)現(xiàn)象，遺傳；山東；漢族

短串聯(lián)重復(fù)序列（short tandem repeats，STR）廣泛存在于人類基因組，由于具有高度遺傳多態(tài)性和遺傳穩(wěn)定性而應(yīng)用于法醫(yī)學(xué)個(gè)體識(shí)別及親權(quán)鑒定[1]。親權(quán)鑒定系統(tǒng)的累積非父排除率（CPE）對親權(quán)鑒定結(jié)論起到至關(guān)重要作用。目前大部分商品試劑盒均涵蓋了美國聯(lián)邦調(diào)查局推薦的13個(gè)CODIS STR基因座，但也有部分試劑盒在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化，使之更符合某一特定的人群。STR基因座的基因分型在不同民族、不同地區(qū)人群中的分布頻率也存在差別，因此對每個(gè)STR基因座的遺傳學(xué)評估對保障個(gè)體識(shí)別及親權(quán)鑒定結(jié)果的科學(xué)性、準(zhǔn)確性至關(guān)重要。本研究采用GoldeneyeTM20A試劑盒對205例山東漢族無關(guān)個(gè)體的19個(gè)STR基因座的遺傳多態(tài)性進(jìn)行了分析并評估了該試劑盒在個(gè)體識(shí)別及親權(quán)鑒定案件中的應(yīng)用價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 樣本

收集205例山東漢族無關(guān)個(gè)體的樣本，均來自日常檢案積累。

1.2 試劑

STR擴(kuò)增試劑盒采用GoldeneyeTM20A試劑盒［基點(diǎn)認(rèn)知技術(shù)（北京）有限公司］，包括常染色體19個(gè)STR基因座（D19S433、D5S818、D21S11、D18S51、D6S1043、D3S1358、D13S317、D7S820、D16S539、CSF1PO、Penta D、vWA、D8S1179、TPOX、Penta E、TH01、D12S391、D2S1338、FGA），IdentifilerTM試劑盒（美國AB公司），SinoFilerTM試劑盒（美國AB公司）以及PowerPlex?16試劑盒（美國Promega公司）。

1.3 檢驗(yàn)方法

按照文獻(xiàn)[2]中Chelex-100法提取DNA。復(fù)合PCR擴(kuò)增按試劑操作說明進(jìn)行。STR基因座分型采用310遺傳分析儀（美國AB公司）進(jìn)行測序，采用GeneMapper ID v3.2軟件進(jìn)行分析，以GoldeneyeTM20A試劑盒的等位基因標(biāo)準(zhǔn)物（Ladder）作為基因分型參照進(jìn)行樣本STR基因座基因分型。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

對205例山東漢族無關(guān)個(gè)體的19個(gè)STR基因座的分型數(shù)據(jù)采用Cervus 3.0和PowerStats v12軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，分別計(jì)算19個(gè)STR基因座的等位基因頻率、觀察雜合度（Ho）、期望雜合度（He）、多態(tài)信息含量（PIC）、個(gè)體識(shí)別率（DP）、匹配率（Pm）、非父排除率（PE）、累積個(gè)體識(shí)別率（CDP）、累積非父排除率（CPE），并進(jìn)行Handy-Weinberg平衡分析。

并對GoldeneyeTM20A試劑盒、IdentifilerTM試劑盒、SinoFilerTM試劑盒、PowerPlex?16試劑盒4個(gè)試劑盒進(jìn)行分析比較。

2 結(jié)果

表1 山東漢族人群19個(gè)STR基因座的等位基因頻率（n=205）

2.1 山東漢族人群19個(gè)STR基因座的等位基因頻率

山東漢族人群19個(gè)STR基因座的等位基因分布及基因頻率見表1，等位基因頻率為0.0024～0.5244。

續(xù)表1

2.2 山東漢族人群19個(gè)STR基因座的群體遺傳學(xué)參數(shù)

監(jiān)管工作承擔(dān)著公路工程建設(shè)質(zhì)量與安全的監(jiān)督管理功能，但是當(dāng)前關(guān)于這方面的制度制約比較薄弱，對公路工程建設(shè)中出現(xiàn)的違法違規(guī)等行為的制約與處罰力度不足，容易導(dǎo)致這些違法違規(guī)行為發(fā)生率上升。尤其是一些施工單位出于自身的利益而擅自偷工減料，引發(fā)質(zhì)量與安全方面的問題，其性質(zhì)比較惡劣。同時(shí)，由于相關(guān)法律制度和監(jiān)管制度的不完善，導(dǎo)致公路工程施工單位對職責(zé)劃分范圍不夠明確，容易發(fā)生問題出現(xiàn)時(shí)的推諉責(zé)任現(xiàn)象。

山東漢族人群19個(gè)STR基因座的群體遺傳學(xué)參數(shù)見表2。PIC為0.5475～0.9112，其中TPOX最低，Penta E最高；DP為0.788 1～0.982 6，其中TPOX最低；PE為0.246 6～0.721 5，其中TPOX和TH01均低于0.300 0；CDP為0.999 999 999 999 999 999 999 9，CPE為0.999999807。

2.3 4 種試劑盒比較

GoldeneyeTM20A試劑盒同時(shí)涵蓋了IdentifilerTM、SinoFilerTM和PowerPlex?16 3個(gè)試劑盒所有的檢測基因座。通過在山東漢族人群19個(gè)STR基因座的基因座分型及相關(guān)的法醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)上，對GoldeneyeTM20A與這3個(gè)試劑盒進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)CDP及CPE從高到低分別為GoldeneyeTM20A、SinoFilerTM、PowerPlex?16、IdentifilerTM試劑盒（表3）。

表2 山東漢族人群19個(gè)STR基因座的群體遺傳學(xué)參數(shù)

表3 4個(gè)試劑盒CDP、CPE的比較

2.4 案例分析

有1例標(biāo)準(zhǔn)三聯(lián)體親權(quán)鑒定案例（表4），采用IdentifilerTM試劑盒進(jìn)行鑒定時(shí)，孩子有4個(gè)基因座找不到其生物來源（D5S818、D13S317、D8S1179、D2S1338）。如果作為二聯(lián)體鑒定時(shí)，采用IdentifilerTM試劑盒，無被排除的基因座，累積親權(quán)指數(shù)（CPI）為2 101.582 4；采用GoldeneyeTM20A試劑盒鑒定時(shí)，孩子有2個(gè)基因座在被檢父找不到其生物學(xué)來源，CPI 為0.071 8，不能排除父子關(guān)系；采用SinoFilerTM試劑盒和PowerPlex?16試劑盒檢測時(shí)，均發(fā)現(xiàn)孩子在被檢父的1個(gè)基因座找不到其生物學(xué)來源，不能排除父子關(guān)系。而作為三聯(lián)體，以上4種試劑盒均排除被檢父與孩子的父子關(guān)系。

表4 鑒定案件中的STR基因座的分型結(jié)果

3 討論

STR由單位為2～6bp的重復(fù)序列組成，由于在人類基因組中分布廣泛、突變率低、穩(wěn)定遺傳、分型方法簡便、準(zhǔn)確判斷分型等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于法醫(yī)學(xué)DNA鑒定。13個(gè)核心CODIS基因座包括D5S818、D21S11、D18S51、D3S1358、D13S317、D7S820、D16S539、CSF1PO、vWA、D8S1179、TPOX、TH01、 FGA，目前法醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室采用的商品化試劑盒大多包含了這13個(gè)STR基因座[3-4]。

不同民族、不同地區(qū)人群中，STR基因座基因型的分布頻率也存在差異，影響了日常親權(quán)鑒定中遺傳數(shù)據(jù)的分析及結(jié)果的判定。本研究通過對山東漢族人群205例無關(guān)個(gè)體的19個(gè)STR基因座的基因分型結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析，得到山東漢族人群的基因型分布頻率為0.0024～0.5244，CDP為0.9999999999999999999999，三聯(lián)體鑒定CPE為0.999999807，因此包含該19個(gè)STR基因座的鑒定系統(tǒng)可滿足日常的三聯(lián)體親權(quán)鑒定需要。

不同試劑盒的比較結(jié)果表明，PowerPlex?16 和IdentifilerTM這兩個(gè)試劑盒的CDP及CPE均低于SinoFilerTM試劑盒。SinoFilerTM試劑盒是在IdentifilerTM試劑盒的基礎(chǔ)上去掉了系統(tǒng)效能低的TH01和TPOX基因座，增加了PE高的D6S1043和D12S391[5]。在山東漢族人群中TH01和TPOX均遠(yuǎn)低于其他基因座，這與相關(guān)報(bào)道[6-7]一致?；蜃鵓enta D和Penta E作為非核心基因座，目前在法醫(yī)學(xué)上也廣泛應(yīng)用[8-10]。

在日常的二聯(lián)體鑒定中，由于缺乏孩子生母的遺傳信息以及被鑒定人的遺傳背景，同時(shí)由于可能存在的STR基因座突變，因此需要的STR檢測基因座數(shù)比三聯(lián)體鑒定更多。在本研究中發(fā)現(xiàn)的1例標(biāo)準(zhǔn)三聯(lián)體鑒定案例，如果作為二聯(lián)體進(jìn)行鑒定時(shí)，以上試劑盒除了IdentifilerTM試劑盒外，均至少有1個(gè)STR基因座不符合遺傳規(guī)律。STR基因座雖突變率低，但對二聯(lián)體親權(quán)鑒定的結(jié)果影響很大[11]。作為二聯(lián)體鑒定需要更多的檢測STR基因座[12]。分析以上的鑒定案例，作為二聯(lián)體，在不增加常染色體的檢測基因座或X染色體檢測系統(tǒng)的前提下，如把1～2個(gè)STR基因座不符合遺傳定律作為突變事件，可能作出錯(cuò)誤的結(jié)論。

綜上所述，本研究建立了山東漢族人群19個(gè)STR基因座的法醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)，可用于山東漢族人群的親權(quán)鑒定，同時(shí)通過對常用的4種檢測試劑盒進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)GoldeneyeTM20A試劑盒效能最高，但仍不能完全滿足二聯(lián)體鑒定的要求。

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Genetic Polymorphisms of 19 STR Loci in Shandong Han Population

ZHANG Mao-xiu1,2,HAN Shu-yi1,2,GAO Hong-mei1,2,SUN Shan-hui1,2,XIAO Dong-jie1,2,LIU Yang1,2, WANG Yun-shan1,2
（1.Jinan Central Hospital,Shandong University,Jinan 250013,China;2.Jinan Dien Forensic Judical Appraisal Institute,Jinan 250013,China）

ObjectiveTo investigate the genetic polymorphisms of 19 STR Loci in Shandong Han population in order to provide the genetic data for paternity testing.MethodsThe genotypes of 205 unrelated individuals in Shandong Han population were typed by GoldeneyeTM20A kit to get the allele frequencies and population genetic parameters of 19 STR loci.Four kits,IdentifilerTMkit,SinoFilerTMkit,PowerPlex? 16 kit,and GoldeneyeTM20A kit,were compared with each other and used in the analysis of a special paternity test case.ResultsThe population genetic parameters of 19 STR loci in Shandong Han Population were obtained.The cumulative discrimination power（CDP）and cumulative probability of exclusion （CPE）ranked from high to low were GoldeneyeTM20A kit,SinoFilerTMkit,PowerPlex?16 kit and IdentifilerTMkit,respectively.As duo case,the result of the real case showed that IdentifilerTMkit had no excluding loci,and none of the SinoFilerTMkit,PowerPlex?16 kit or GoldeneyeTM20A kit could exclude fatherhood.ConclusionCompared with IdentifilerTMkit,SinoFilerTMkit,and PowerPlex?16 kit,GoldeneyeTM20A kit shows the higher efficiency than the others,but is not completely satisfied for duo cases.

forensic genetics;short tandem repeats;polymorphism,genetic;Shandong;Han nationality

DF795.2

10.3969/j.issn.1004-5619.2013.06.010

1004-5619（2013）06-0440-04

2013-06-03）

（本文編輯：李成濤）

張茂修（1970—），男，山東淄博人，博士，主檢法醫(yī)師，主要從事法醫(yī)物證鑒定、腫瘤分子生物學(xué)研究；E-mail：zhangmaoxiujn@126.com

汪運(yùn)山，男，教授，博士研究生導(dǎo)師，主要從事分子生物學(xué)、免疫學(xué)研究；E-mail：sdjnwys@163.com