廣西地區(qū)1 786例親子鑒定STR基因位點突變的觀察與分析*

何保仁,申衛(wèi)東,劉學(xué)軍,周　燕,莫秋紅,吳國光

(廣西壯族自治區(qū)南寧中心血站/輸血醫(yī)學(xué)研究所　530007)

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廣西地區(qū)1 786例親子鑒定STR基因位點突變的觀察與分析*

何保仁,申衛(wèi)東,劉學(xué)軍,周燕,莫秋紅,吳國光△

(廣西壯族自治區(qū)南寧中心血站/輸血醫(yī)學(xué)研究所530007)

[摘要]目的觀察和分析17個STR基因位點在廣西地區(qū)親子鑒定案件中的突變特點。方法1 786例“不排除”親子關(guān)系的親子鑒定案例中，三聯(lián)體1 430例，二聯(lián)體356例,父母民族為漢族的有1 001例，壯族2 102例，其他民族113例。通過Chelex-100法提取DNA，采用Power Plex?18D System試劑盒進行17個STR基因位點檢測，篩查出含STR基因位點突變的案例，統(tǒng)計各STR基因位點突變的特異性、父源和母源特異性及突變率，分析突變的特點。結(jié)果17個被檢測的STR基因位點中有16個位點觀察到突變，共觀察到75次突變，其中一步突變73次(97.34%)，二步突變1次(1.33%)，三步突變1次(1.33%)，TPOX點位未觀察到突變。突變率為0.031 1%～0.404 2%，平均突變率約0.145 8%。父系來源突變與母系來源突變的比例約5.4∶1.0，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.01)。漢族和壯族的突變率差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。結(jié)論STR基因位點突變是親子鑒定中較為常見的現(xiàn)象，應(yīng)不斷積累STR基因位點突變數(shù)據(jù)，選擇其符合廣西人群的遺傳特點，及具有高鑒別能力的STR基因位點的遺傳標(biāo)記，以保證鑒定結(jié)果的準(zhǔn)確可靠。

[關(guān)鍵詞]法醫(yī)物證學(xué)；短串聯(lián)重復(fù)序列；親子鑒定；突變

短串聯(lián)重復(fù)序列(short tandem repeats,STRs)是廣泛存在于人類基因組中的一類具有多態(tài)性的DNA 序列，核心重復(fù)單位2～6 bp[1]。STRs種類多、分布廣、多態(tài)性高并遵循孟德爾遺傳規(guī)律[2]，作為遺傳標(biāo)記廣泛應(yīng)用于親子鑒定中，同時具有較高的突變率，因此在親子鑒定中應(yīng)多加關(guān)注。本研究通過對1 786例“不排除”親子關(guān)系的親子鑒定案例進行統(tǒng)計分析，獲得了等位基因的突變來源、突變率和民族特點，為中國人群STR基因突變特點提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，現(xiàn)報道如下。

1資料與方法

1.1一般資料1 786例“不排除”親子關(guān)系的親子鑒定案例來自廣西壯族自治區(qū)南寧市陽光法醫(yī)物證司法鑒定所的日常檢測案例，均來自廣西各地，其中三聯(lián)體1 430例，二聯(lián)體356例。親子鑒定案例中父母的民族為漢族的有1 001例，壯族2 102例，其他民族469例。送檢材料包括全血、血斑和羊水等。

1.2DNA提取采用Chelex-100法提取基因組DNA[3]。

1.3STR基因位點檢測采用美國普洛麥格公司生產(chǎn)的Power Plex?18D System試劑盒對17個STR基因位點(TPOX、CSF1PO、D5S818、D7S820、D13S317、FGA、vWA、D3S1358、D8S1179、D18S51、D21S11、TH01、D16S539、Penta_D、Penta_E、D2S1338、D19S433)及1個性別基因位點Amelogenin進行聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)復(fù)合擴增(美國AB公司)。擴增產(chǎn)物通過3130遺傳分析儀(美國AB公司)進行毛細管電泳，用Gene Mapper3.2軟件對STR基因位點進行分析。

1.4STR突變基因的確定如果17個STR基因位點都符合孟德爾遺傳規(guī)律，且計算親權(quán)指數(shù)(CPI)，CPI>10 000視為“不排除”親子關(guān)系；如果出現(xiàn)1～2個違反遺傳規(guī)律基因座，則加測其他基因位點，若未發(fā)現(xiàn)新的違反遺傳規(guī)律基因位點或總的違反遺傳規(guī)律基因座數(shù)小于3，且計算CPI>10 000，可視為“不排除”親子關(guān)系，違反遺傳規(guī)律的STR基因位點被認為是基因突變所致[4]。

1.5STR基因位點突變分析方法按照文獻[5-6]的方法判斷突變來源。比較子代和親代的等位基因，在雙親等位基因中，以重復(fù)單位相差最小的親代等位基因作為突變基因來源；如果步數(shù)相差相同，則以結(jié)構(gòu)相似的等位基因作為突變基因來源；如果步數(shù)相同、結(jié)構(gòu)相似則判斷為不能確定。突變步數(shù)即為重復(fù)單位的增加(+n)或者減少(-n)，如果存在增加或者減少步數(shù)相同的則判斷為不能確定。

2結(jié)果

2.1STR基因突變位點分析1 786例“不排除”親子關(guān)系的親子鑒定案例中，三聯(lián)體1 430例，二聯(lián)體356例，共觀察到3 216次減數(shù)分裂。1 786例案例中共觀察到73例突變，三聯(lián)體65例，二聯(lián)體8例。其中71例為父母其中一方有1個基因位點發(fā)生突變(97.26%)，1例為兩個基因位點同時發(fā)生突變(1.37%)，1例為父母各有1個基因位點發(fā)生突變(1.37%)。17個被檢測的STR基因位點中有16個位點觀察到突變， vWA 位點突變率最高，為13次(0.404 2%)，其次D8S1179位點為10次(0.310 9%)，D18S51位點為8次(0.248 8%)，TPOX位點未觀察到突變(表1)。

表1　STR基因位點突變率及特點

2.2STR基因位點突變步數(shù)在73例突變案例中，共觀察到75次突變，其中一步突變73次(97.34%)，二步突變1次(1.33%)，三步突變1次(1.33%)。一步突變中增加1個重復(fù)單位(+1)38次，減少1個重復(fù)單位的(-1)24次，不確定是增加或者減少1個重復(fù)單位的11次；兩步和三步突變?yōu)榉謩e減少2個(-2)和3個(-3)重復(fù)單位。突變等位基因的步數(shù)比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(χ2= 207.36，P<0.001)。

2.3STR基因位點突變來源在觀察到的75次突變中，60次來源于父系，占80.00%， 11次來源于母系，占14.67%，4次不能確定，占5.33%。父系來源突變與母系來源突變的比例約5.4∶1，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(χ2=67.634，P<0.01)。

2.4STR基因位點突變的民族特點在觀察到的3 216次減數(shù)分裂中，父源減數(shù)分裂1 643次，其中漢族人群521次，發(fā)生突變16次，突變率3.07%，壯族人群1 086次，發(fā)生突變43次，突變率3.96%，其他少數(shù)民族36次，發(fā)生突變1次，突變率2.78%；母源減數(shù)分裂1 573次，其中漢族人群480次，發(fā)生突變5次，突變率1.04%，壯族人群1 016次，發(fā)生突變6次，突變率0.59%，其他少數(shù)民族77次，未觀察到突變(表2)。經(jīng)卡方檢驗分析，漢族和壯族突變差異沒有統(tǒng)計學(xué)意義(χ2=0.167，P>0.05)，其他民族因收集到的數(shù)據(jù)較少，不作統(tǒng)計分析。

表2　STR位點突變的民族特點

3討論

3.1STR基因位點的突變率分析vWA、D8S1179、D18S51等片段較大(核心序列重復(fù)次數(shù)大于10次)的STR基因位點突變率較高，這可能因為片段越大，多態(tài)性越高，發(fā)生突變的概率也越大[5,7]。本次研究顯示三聯(lián)體的突變率是4.69%(67/1 430)，二聯(lián)體的突變率是2.25%(8/356)，三聯(lián)體的突變率明顯高于二聯(lián)體，這可能是因為二聯(lián)體缺少父母其中一方的遺傳信息，導(dǎo)致部分突變案例沒能檢出。近年來廣東、北京、湖南等[4-12]多地報道了親子鑒定中STR基因位點突變率及特點，與這些地區(qū)報道的數(shù)據(jù)相比，廣西地區(qū)人群的STR位點突變率比我國其他地區(qū)報道的數(shù)據(jù)略高，是否有地域特點還有待進一步研究。

3.2STR基因位點的突變模式分析目前多數(shù)學(xué)者[4-9]認為STR基因位點主要是以逐步突變模式發(fā)生，以單個重復(fù)單位的增減為主，占90%以上，兩個或者更多重復(fù)單位改變較少見。本研究結(jié)果顯示一步突變率為97.34%，明顯高于二步和三步突變，與前人報道的結(jié)果一致。

3.3STR基因位點突變的性別差異本研究顯示父系與母系來源的突變比例約5.4∶1，有顯著的性別差異，這與文獻[5-10]的報道一致。原因是男性精母細胞逐步分裂成精子的過程中，細胞需要的分裂次數(shù)比女性配子細胞成熟需要分裂的次數(shù)要多得多[10]。

3.4STR基因位點突變的民族特點本研究顯示，父源突變中，漢族3.07%，壯族3.96%，母源突變中，漢族1.04%，壯族0.59%。漢族和壯族的突變率沒有明顯差別，這與美國AABB2008年度報告結(jié)論相似，說明民族對STR

突變的影響較低。

近年來，親子鑒定案例的增長速度非常迅速，STR基因位點突變對親子鑒定結(jié)果判讀的影響越來越受到重視，當(dāng)出現(xiàn)1～2個STR位點不符合遺傳規(guī)律時，應(yīng)當(dāng)加做其他STR位點進一步確認，并計算CPI值，保證檢驗結(jié)果的準(zhǔn)確、科學(xué)。因此，每一個親子鑒定實驗室應(yīng)該準(zhǔn)備兩種以上不同廠家的常規(guī)試劑，以便相互驗證以及加做位點。廣西是一個多民族地區(qū)，各民族又聚集在相對穩(wěn)定的區(qū)域內(nèi)生活，擁有各自獨特的風(fēng)俗、文化和宗教信仰，為了全面掌握廣西人群中親子鑒定常用的STR基因位點突變規(guī)律，各學(xué)者應(yīng)該及時收集廣西地區(qū)人群的突變案例，詳細記錄突變來源、突變情況、民族等重要信息，并共享數(shù)據(jù)。這對尋找符合廣西人群遺傳特點的、具有高鑒別能力的STR基因位點，豐富中國人群的遺傳信息具有非常重大的意義。

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Observation and analysis of STR loci mutation among 1 786 cases of paternity test in Guangxi area*

He Baoren,Shen Weidong,Liu Xuejun,Zhou Yan,Mo Qiuhong,Wu Guoguang△

(Nanning Municipal Central Blood Station/Nanning Research Institute of Transfusion Medicine,Nanning,Guangxi 530007 China)

[Abstract]ObjectiveTo observe and analyze the mutation characteristics of 17 STR loci among the paternity test cases in Guangxi area．MethodsAmong 1 786 cases of "non-exclusion" parentage,1 430 cases were parental triplet and 356 cases were uniparental diad,1 001 persons were Han people,2 102 persons were Zhuang people and 113 persons were other ethnic group in the parents.The genome DNA was extracted by Chelex-100 method．17 short tandem repeat (STR) loci were detected by Power Plex?18D System Kit.The paternity testing containing mutant STR loci were screened out from 1786 cases.The locus-specific,specificity of paternal and maternal，and allele-specific mutation rates were observed and analyzed，respectively．The characteristics of the mutations were studied．ResultsIn total,75 mutations events were observed at 16 of the 17 loci.Among them,73 (97.34%) times were one step mutation,onece(1.33%) was two-step mutation,and once(1.33%) was three-step mutation,no mutation was found at the TPOX locus.The mutation rates ranged 0.031 1%-0.404 2%,and the mean mutation rate was 0.145 8%.The proportion of the paternal mutations and the maternal mutations was 5.4∶1.0，the difference had statistical significance(P<0.01).and the mutation difference between Han people and Zhuang people had no statistical significance(P>0.05).ConclusionSTR loci mutation is common phenomenon in paternity test．The data of STR loci mutations should be constantly accumulated for selecting the genetic characteristics in line with the Guangxi population and the genetic markers of STR loci with high identification ability to ensure accurate and reliable identification results.

[Key words]forensic physical evidence；short tandem repeat sequence；paternity test；mutation

doi:論著·臨床研究10.3969/j.issn.1671-8348.2016.09.012

* 基金項目：南寧市科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)計劃項目(201003048C-1)；廣西衛(wèi)生廳自籌經(jīng)費科研課題(Z2010196)。

作者簡介：何保仁(1976-)，碩士，助理研究員，主要從事法醫(yī)物證學(xué)和人類遺傳學(xué)研究?！魍ㄓ嵶髡?，E-mail：guangwu@szonline.net。

[中圖分類號]D919.4

[文獻標(biāo)識碼]A

[文章編號]1671-8348(2016)09-1190-02

(收稿日期：2015-09-15修回日期：2015-12-22)