DNA數(shù)據(jù)庫“假三聯(lián)體錯(cuò)中”信息分析研究

趙 怡，王平崢，劉 瑩,*，王 旭，張慶霞，焦章平，劉雅誠(chéng)

（1.北京市公安局刑事偵查總隊(duì)，北京100010；2.承德市公安局刑事科學(xué)技術(shù)研究所，河北 承德 067000）

DOI：10.16467/j.1008-3650.2016.06.016

DNA數(shù)據(jù)庫“假三聯(lián)體錯(cuò)中”信息分析研究

趙 怡1，王平崢2，劉 瑩1,*，王 旭1，張慶霞1，焦章平1，劉雅誠(chéng)1

（1.北京市公安局刑事偵查總隊(duì)，北京100010；2.承德市公安局刑事科學(xué)技術(shù)研究所，河北 承德 067000）

DOI：10.16467/j.1008-3650.2016.06.016

目的探討15個(gè)常染色體STR基因座用于數(shù)據(jù)庫中雙親親緣關(guān)系比中結(jié)果認(rèn)定親權(quán)的可靠性。方法將一母體和胚胎組織的15個(gè)STR基因座輸入全國(guó)DNA數(shù)據(jù)庫進(jìn)行三聯(lián)體比對(duì)檢索，并對(duì)比中結(jié)果進(jìn)行親權(quán)指數(shù)（PI）計(jì)算。采用Goldeneye 20A試劑盒對(duì)比中的各三聯(lián)體樣本進(jìn)行復(fù)核。結(jié)果15個(gè)STR基因座經(jīng)三聯(lián)體親緣關(guān)系檢索比中7名，此7例假三聯(lián)體累計(jì)親權(quán)指數(shù)為1.33×106到2.77×107，加做到19個(gè)基因座后，比中個(gè)體均出現(xiàn)至少3個(gè)基因座不符合遺傳規(guī)律。結(jié)論Identifler plus試劑盒15個(gè)STR基因座用于在數(shù)據(jù)庫比中的親緣關(guān)系鑒定可能出現(xiàn)錯(cuò)誤結(jié)論;單純利用PI值來認(rèn)定親緣關(guān)系是不合理的;建議應(yīng)用19個(gè)或更多的基因座建設(shè)DNA數(shù)據(jù)庫和進(jìn)行親緣關(guān)系判定。

DNA數(shù)據(jù)庫；STR；親權(quán)指數(shù)

隨著各地公安機(jī)關(guān)對(duì)DNA數(shù)據(jù)庫建設(shè)的重視，我國(guó)DNA數(shù)據(jù)庫庫容已突破3000萬。由于入庫STR基因座數(shù)量的局限性，不斷遞增的DNA數(shù)據(jù)庫庫容增加了隨機(jī)親緣匹配的風(fēng)險(xiǎn)，出現(xiàn)“錯(cuò)中”的假三聯(lián)體概率也隨之增加[1]。

本文以實(shí)際工作中遇到的一起強(qiáng)奸致孕案為例，來說明增加STR基因座數(shù)量的必要性。

1 案件簡(jiǎn)介

某年9月，在北京市某區(qū)發(fā)生一起強(qiáng)奸致孕案，提取受害者談某和胚胎組織的DNA用Identifler plus試劑盒檢驗(yàn)后錄入全國(guó)DNA數(shù)據(jù)庫，經(jīng)三聯(lián)體親緣關(guān)系比對(duì)，該試劑盒的15個(gè)基因座無容差比中數(shù)據(jù)庫中7名人員，后經(jīng)案情信息比對(duì),發(fā)現(xiàn)上述比中人員與受害者均無關(guān)聯(lián)，不具備發(fā)生性關(guān)系的可能性，故排除此7名人員的作案嫌疑。

2 材料與方法

樣本為該案受害人血樣、胚胎組織以及數(shù)據(jù)庫中比中的15個(gè)基因座DNA分型均符合遺傳規(guī)律的7名人員的血樣。

DNA IQ? system（Promega公司）提取DNA，Identifler plus試劑盒（以下簡(jiǎn)稱ID試劑盒）（Thermo Fisher公司）擴(kuò)增，Goldeneye 20A試劑盒（以下簡(jiǎn)稱20A試劑盒）再次擴(kuò)增進(jìn)行復(fù)核，擴(kuò)增均按照試劑盒說明操作。

表1 ID試劑盒檢測(cè)符合遺傳規(guī)律的各位點(diǎn)的PI值及新增系統(tǒng)STR分型Table 1 The PI values of STR loci from Identifler plus kit and the added STR loci

ABI 3130型遺傳分析儀電泳分離并檢測(cè)PCR產(chǎn)物，GeneMapper V3.2.1軟件進(jìn)行分型分析。

3 結(jié)果與討論

各樣本的STR分型結(jié)果及計(jì)算所得各基因座PI值見表1。

當(dāng)前，我國(guó)DNA數(shù)據(jù)庫的庫容已突破3000萬，DNA數(shù)據(jù)庫的作用與日俱增。龐大容量的DNA數(shù)據(jù)庫提高了案件入庫比對(duì)成功率[1]，但由于入庫STR基因座數(shù)量有限，不斷增加的庫容也增加了隨機(jī)親緣匹配的概率，導(dǎo)致出現(xiàn)錯(cuò)誤比中的假三聯(lián)體[2]。類似案例其他學(xué)者也有報(bào)道[3]。

本文案例來自于日常檢案，經(jīng)數(shù)據(jù)庫比對(duì)發(fā)現(xiàn)“假三聯(lián)體錯(cuò)中”，比中的7名人員在ID試劑盒的15個(gè)基因座全部符合親子鑒定的遺傳規(guī)律，經(jīng)核實(shí)案情信息后發(fā)現(xiàn)均可予以排除。

數(shù)據(jù)庫比對(duì)中出現(xiàn)“假三聯(lián)體錯(cuò)中”，主要由于數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)頻率分布并不符合Hardy-Weinberg定律，所以無法計(jì)算非父排除率等遺傳分析系統(tǒng)效能的評(píng)估指標(biāo)。當(dāng)進(jìn)行親權(quán)鑒定時(shí)，STR基因座只有服從孟德爾遺傳規(guī)律才具備計(jì)算親權(quán)指數(shù)及非父排除率的前提條件[4]，根據(jù)《法庭科學(xué)DNA親子鑒定規(guī)范》中有關(guān)親權(quán)鑒定的規(guī)則，經(jīng)過累計(jì)非父排除率大于99.99 %的多個(gè)基因座的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)基因座均符合遺傳規(guī)律，此時(shí)計(jì)算親權(quán)指數(shù)PI，若累計(jì)親權(quán)指數(shù)（CPI）大于10 000，則支持親權(quán)關(guān)系的存在。親權(quán)鑒定實(shí)際上是一種統(tǒng)計(jì)學(xué)上的推斷過程，必然存在相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)，故鑒定人在得到數(shù)據(jù)庫比對(duì)的信息后要進(jìn)行相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

文中案例使用目前國(guó)內(nèi)在案件檢驗(yàn)中常用的ID試劑盒，計(jì)算所依賴的STR基因座頻率來源于北京地區(qū)漢族人群數(shù)據(jù)[5]，15個(gè)基因座CPI從1.33×106到2.77×107，均遠(yuǎn)大于10 000，若直接依據(jù)PI值，貌似符合親緣關(guān)系認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn)，但數(shù)據(jù)庫中的個(gè)體并非隨機(jī)個(gè)體，因此數(shù)據(jù)庫中群體遺傳學(xué)數(shù)據(jù)與來源于隨機(jī)個(gè)體的群體遺傳學(xué)數(shù)據(jù)有所不同，使用隨機(jī)個(gè)體的群體遺傳學(xué)數(shù)據(jù)衡量數(shù)據(jù)庫搜索結(jié)果的證據(jù)強(qiáng)度顯然是不合適的。

另外，案情描述也可起到甄別作用。使用20A試劑盒進(jìn)行復(fù)核，即增加了4個(gè)常染色體STR基因座（Penta D、Penta E、D6S1043、D12S391）后，上述比中個(gè)體均出現(xiàn)至少3個(gè)基因座不符合遺傳規(guī)律，否定了上述認(rèn)定親緣關(guān)系的結(jié)論。由此可見，對(duì)于數(shù)據(jù)庫中比中的三聯(lián)體的認(rèn)定并不能僅僅依靠PI值的計(jì)算，只有認(rèn)定“被控父”的唯一性，即已知父權(quán)前概率的基礎(chǔ)上，了解不同個(gè)體間不符合孟德爾遺傳規(guī)律的基因座個(gè)數(shù)的分布規(guī)律，當(dāng)累計(jì)非父排除率大于99.99 %，才具備計(jì)算PI值的前提條件[4]。

由此可見，15個(gè)STR基因座對(duì)于親緣鑒定來說識(shí)別能力不足，隨著數(shù)據(jù)庫信息量的不斷增加，15個(gè)基因座認(rèn)定的錯(cuò)配數(shù)量還會(huì)增加，可能發(fā)生誤判的幾率也會(huì)增加?；蜃鵓enta D、D6S1043在上述7個(gè)個(gè)體中均不符合遺傳規(guī)律，Penta D、D6S1043的非父排除率分別為0.6183、0.7190[5]。所以，增加效能強(qiáng)的遺傳標(biāo)記對(duì)數(shù)據(jù)庫中匹配的親緣關(guān)系或失蹤人員的身份認(rèn)定有顯著效果[4]。

因此，建議對(duì)數(shù)據(jù)庫中需要確定身份的個(gè)體，入庫應(yīng)不少于19個(gè)基因座，并且在基因座的選擇時(shí)，建議盡量選擇非父排除率高的基因座（如Penta D、Penta E等）提高系統(tǒng)效能[6]。此外，X-STR、Y-STR作為常染色體的補(bǔ)充，在復(fù)雜親緣鑒定中也可以起到印證作用。綜上所述，建議對(duì)數(shù)據(jù)庫入庫人員樣本應(yīng)檢驗(yàn)不少于19個(gè)具有較高鑒定效能的常染色體STR基因座，必要時(shí)增加性染色體STR，以保證結(jié)論的可靠性和準(zhǔn)確性。

［1］ 姜先華. 中國(guó)DNA數(shù)據(jù)庫建設(shè)應(yīng)用技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)［J］.中國(guó)法醫(yī)學(xué)雜志，2011, 26(5):383-386.

［2］ 張慶霞，劉雅誠(chéng). DNA數(shù)據(jù)庫中失蹤人員親屬“錯(cuò)中”信息的分析研究數(shù)字實(shí)驗(yàn)室［C］.中國(guó)人民公安大學(xué)出版社， DNA數(shù)據(jù)庫建設(shè)應(yīng)用成果與展望Ⅱ，2011：169-171.

［3］ 高林林，常瑩，張明亞，等. DNA數(shù)據(jù)庫中未知名尸與失蹤人員親屬“錯(cuò)中”1例［J］. 刑事技術(shù)，2014(3):60-61.

［4］ 李成濤，趙書民，柳燕. DNA鑒定前沿［M］. 北京：科學(xué)出版社，2011.

［5］ Liu YC, Huo ZY, Tang H, et al. Frequency data for 15 STR Loci and forensic use in a Beijing-Han population［J］. International Congress Series, 2003(1239):267-270.

［6］ 伍新堯，楊慶恩，劉雅誠(chéng)，等. 親權(quán)鑒定判斷標(biāo)準(zhǔn)和結(jié)論表述的建立［J］. 中山大學(xué)學(xué)報(bào)（醫(yī)學(xué)科學(xué)版），2010, 31(1):20-22.

Analysis of False Match of Paternity Resulted from the Pseudo-triad in DNA Database

ZHAO Yi1, WANG Pingzheng2, LIU Ying1,*, WANG Xu1, ZHANG Qingxia1, JIAO Zhangping1, LIU Yacheng1
(1. Beijing Criminal Investigation Department, Beijing 100010, China; 2. Chengde Criminal Investigation Department, Hebei, Chengde 067000, China)

ObjectiveTo evaluate the reliability of paternity identifcation through matching the 15 STR loci in DNA database.MethodsThe data of 15 STR loci obtained by Identifler plus kit from the tissues of a woman and her pregnant fetus, were undergone triplet matching by the national DNA database to be searched into, and the results were compared and the PI (paternity index) value calculated. Goldeneye 20A kit, containing 19 STR loci, was used to re-examine the 7 individuals who matched the known mother-child duos through DNA database searching, and the related exclusion was also observed with the kit.ResultsAmong the 7 fctitious trios, the PI values were from 1.33×106to 2.77×107. However, the number of excluded loci was increased to at least 3 when the tested loci were added to 19.ConclusionThe results shown here demonstrated that it is not reliable to determine the paternity by the 15 STR loci of Identifler plus kit, and neither that only by PI value. Hence, it is suggested that the DNA database should be constructed with 19 or more STR loci under which the paternity determination could be better secured.

DNA database; STR; paternity index

DF795.2

B

1008-3650(2016)06-0497-03

2015-12-09

格式：趙怡，王平崢，劉瑩，等. DNA數(shù)據(jù)庫“假三聯(lián)體錯(cuò)中”信息分析研究[J]. 刑事技術(shù)，2016, 41(6 ):497-499.

趙怡（1987—），女，內(nèi)蒙古烏蘭察布人，碩士，法醫(yī)師，研究方向?yàn)镈NA檢驗(yàn)鑒定。E-mail: qigemingdounanai@163.com

* 通訊作者：劉瑩（1976—），女，山東聊城人，碩士，副主任法醫(yī)師，研究方向?yàn)镈NA檢驗(yàn)鑒定。E-mail:snow.ly@163.com