常染色體和X染色體STR基因座遺傳學(xué)應(yīng)用研究進(jìn)展*

吳莉莉 綜述，宋秀宇,2△ 審校

(1.福建醫(yī)科大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，福州 350108;2.福建省廈門市中心血站正道司法鑒定所　361004)

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·綜述·

常染色體和X染色體STR基因座遺傳學(xué)應(yīng)用研究進(jìn)展*

吳莉莉1綜述，宋秀宇1,2△審校

(1.福建醫(yī)科大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，福州 350108;2.福建省廈門市中心血站正道司法鑒定所361004)

關(guān)鍵詞:串聯(lián)重復(fù)序列；基因座；個(gè)體識(shí)別；親權(quán)鑒定；多態(tài)性

基因組DNA中存在一類串聯(lián)重復(fù)序列，其串聯(lián)重復(fù)單位(核心序列)數(shù)目在人群中存在較大差異，具有高度多態(tài)性，稱為可變串聯(lián)重復(fù)序列(VNTR)。其中重復(fù)單位長(zhǎng)度為2～6 bp的重復(fù)序列稱為微衛(wèi)星序列，也叫短串聯(lián)重復(fù)序列(STR)[1]。STR分型技術(shù)簡(jiǎn)單、快速，結(jié)果可靠，靈敏度高，重復(fù)性好，利用常染色體和X染色體STR基因座分型是目前國(guó)內(nèi)外法醫(yī)學(xué)個(gè)體識(shí)別、親子鑒定和遺傳多態(tài)性研究的主要手段。

1STR簡(jiǎn)介

人類基因組內(nèi)STR序列極其豐富，估計(jì)有 20萬(wàn)至40萬(wàn)，平均每隔6～10 kb就出現(xiàn)1個(gè)[2]。絕大多數(shù)STR位于非編碼區(qū)，極少數(shù)在編碼區(qū)域，基因組中STR約有一半具有遺傳多態(tài)性，為法醫(yī)個(gè)人識(shí)別和親子鑒定提供了高信息基因座的豐富來源。因此，STR已成為法醫(yī)DNA分析中最常用的一類遺傳標(biāo)記。目前在人類基因組中已發(fā)現(xiàn)的STR基因座有8 000多個(gè)，但并非所有的STR基因座都適于法醫(yī)DNA分析應(yīng)用，存在基因突變情況時(shí)，應(yīng)增加檢測(cè)其他高度多態(tài)性且遺傳穩(wěn)定的STR基因座，有條件的應(yīng)增加檢測(cè)X-STR及Y-STR[3]。

2常染色體和X染色體STR基因座的研究現(xiàn)狀

由于單個(gè)STR基因座提供的信息有限，難以滿足法醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)的要求，所以多個(gè)STR基因座聯(lián)合使用可顯著提高單次檢測(cè)信息量和個(gè)體識(shí)別率，成為目前STR分型試劑盒的主流技術(shù)。自Edwards等[4]在1992年正式報(bào)道了3個(gè)基因座STR復(fù)合擴(kuò)增以后,新的復(fù)合擴(kuò)增體系便不斷出現(xiàn)。商品試劑盒在不斷研究中也取得了進(jìn)展，國(guó)內(nèi)外已開發(fā)出的常染色體STR基因座部分商業(yè)試劑盒(見表1)，X-STR復(fù)合擴(kuò)增體系(見表2)，后者也有X-STR復(fù)合擴(kuò)增商品化試劑盒，如Biotype AG公司Mentype?Argus X-UL試劑盒[7]和Mentype?Argus 8-X試劑盒[8]。

表1　　國(guó)內(nèi)外已開發(fā)出的部分商業(yè)試劑盒

3在遺傳學(xué)中的運(yùn)用

3.1個(gè)體識(shí)別和親子鑒定常染色體和X染色體STR基因座在個(gè)體識(shí)別中發(fā)揮了重要作用。法醫(yī)檢案中，經(jīng)常會(huì)遇到僅有極少量血跡、分泌物或已大部分降解的生物材料，最準(zhǔn)確的方法是用PCR擴(kuò)增STR。當(dāng)把幾個(gè)STR位點(diǎn)聯(lián)合分析后，根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)可以得到非常高的累積個(gè)體識(shí)別率(DP)和非父排除率(PE)。性染色體的遺傳特性可以在缺少雙親的兄弟(姐妹)認(rèn)親、同父異母的半兄弟(姐妹)認(rèn)親、隔代認(rèn)親等親權(quán)鑒定和發(fā)生突變基因座的親權(quán)鑒定中發(fā)揮很大的優(yōu)勢(shì)[17]。X染色體STR基因座為性連鎖遺傳，由于其遺傳標(biāo)記的定向性，使X-STR分型在法醫(yī)實(shí)踐中具有獨(dú)特的應(yīng)用價(jià)值，在父母不全的同父異母姐妹鑒定、祖母-孫女關(guān)系鑒定、父女關(guān)系鑒定案件及個(gè)體識(shí)別中性別的輔助鑒定、混合樣本的判定等案件中發(fā)揮著重要的作用[18]，還可作為常染色體STR基因座檢驗(yàn)的重要補(bǔ)充，特別是在姐妹親緣關(guān)系鑒定中，兩結(jié)果之間相互印證，能提高鑒定結(jié)論的可靠性。王曉勛等[19]聯(lián)合應(yīng)用常染色體STR、X-STR和線粒體SNP鑒別缺失雙親姐妹同胞關(guān)系。李麗等[20]運(yùn)用常染色體和X染色體STR聯(lián)合應(yīng)用成功鑒定姑侄與叔侄的關(guān)系。

表2　　國(guó)內(nèi)外建立的X-STR復(fù)合擴(kuò)增體系

3.2遺傳多態(tài)性的研究近年來，國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)等都有針對(duì)常染色體和X染色體STR基因座的遺傳多態(tài)性報(bào)道。2013年紀(jì)鳳卿等[3]應(yīng)用AmpFlmSTR IdentifilerTM體系熒光標(biāo)記復(fù)合擴(kuò)增系統(tǒng)檢測(cè)350例福建福州地區(qū)漢族無關(guān)個(gè)體15個(gè)STR基因座的多態(tài)性，統(tǒng)計(jì)計(jì)算群體遺傳學(xué)參數(shù)。結(jié)果15個(gè)STR基因座的基因型分布均符合 Hardy-Weinberg平衡(P>0.05)，15個(gè)STR遺傳標(biāo)記均具有高度多態(tài)性，DP為0.775～0.968，PE為0.285～0.761。2014年余建華等[21]用PowerPlex?16 system試劑盒檢測(cè)20 204個(gè)云南地區(qū)漢族群體樣本,計(jì)算15個(gè)常染色體STR基因座的等位基因頻率、法醫(yī)學(xué)參數(shù)以及各STR基因座的OL等位基因的頻率。結(jié)果所檢測(cè)的15個(gè)常染色體STR基因座等位基因頻率范圍為0.000 025～0.522 743,在云南地區(qū)漢族人群的累積PE為99.998 44%。經(jīng)Bonferroni校正，除基因座CSFIPO外其余14個(gè)基因座均符合Hardy-Weinberg平衡。葉乾素等[22]對(duì)中國(guó)廣西地區(qū)毛南族142例健康無關(guān)男性個(gè)體進(jìn)行12個(gè)STR基因座遺傳多態(tài)性調(diào)查,采用AGCU X12 STR熒光檢測(cè)試劑盒進(jìn)行擴(kuò)增及檢測(cè),結(jié)果在12個(gè)STR基因座中共檢出108個(gè)等位基因，在DXS10159/DXS10162/DXS10164 連鎖群發(fā)現(xiàn) 64 種單倍型，在 DXS6789/DXS7424/DXS101/DXS7133 連鎖群發(fā)現(xiàn) 93 種單倍型,所調(diào)查的毛南族人群12個(gè)STR基因座具有較好識(shí)別能力。

目前數(shù)據(jù)庫(kù)已收錄利比亞、玻利維亞等群體的常染色體STR基因座遺傳信息。Khodjet-El-Khil等[23]對(duì)利比亞99個(gè)無關(guān)個(gè)體進(jìn)行檢測(cè),除CSFIPO外，其余基因型分布均為Hardy-Weinberg 平衡，DP和PE均超過 0.999，并與北非突尼斯、摩洛哥、埃及人群的基因座相比，15個(gè)STR基因座的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。Parolin等[24]對(duì)玻利維亞人口進(jìn)行研究中發(fā)現(xiàn)，沒有明顯的偏離Hardy-Weinberg平衡在Bonferron調(diào)整后，信息量最豐富的是D21S11位點(diǎn)，信息量最少的是D3S1358位點(diǎn)，DP>0.999 999 99。在X染色體基因座遺傳信息方面也做了相當(dāng)多的研究，例如Uchigasaki等[25]利用Investigator Argus X-12 kit對(duì)488例中國(guó)人和677例日本人進(jìn)行檢測(cè)，在4個(gè)連鎖群里，一些對(duì)日本人和中國(guó)人獨(dú)特的單倍型被檢測(cè)出來，而且也做了對(duì)亞洲和白人群體之間、亞洲和非洲(摩洛哥)人群之間的遺傳距離比較。

4小結(jié)

常染色體和X染色體在法醫(yī)學(xué)上已有廣泛運(yùn)用，但由于商品化STR基因座大多數(shù)開發(fā)自白人群體，其中一些在中國(guó)群體的基因頻率分布較差，個(gè)體識(shí)別概率較低，故增加檢測(cè)其他高度多態(tài)性且遺傳穩(wěn)定的STR基因座，找出符合中國(guó)人群體遺傳特征的高鑒別能力STR 基因座，豐富中國(guó)人群的遺傳信息十分必要，這是目前國(guó)內(nèi)該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，屬于中國(guó)人群的DNA 數(shù)據(jù)庫(kù)也可以因此會(huì)得到一定的完善。

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* 基金項(xiàng)目：福建省自然科學(xué)基金計(jì)劃項(xiàng)目(2013D002、2014D004)?！魍ㄓ嵶髡?，E-mail:songxyxm@126.com。

DOI:10.3969/j.issn.1673-4130.2016.14.032

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-4130(2016)14-1979-03

(收稿日期：2016-01-12修回日期：2016-03-25)