親子鑒定案件中21 個STR基因座的突變分析

周冰燚 徐珊珊 顧 恒 李銘臻 鄭立新

廣東省計劃生育科學(xué)技術(shù)研究所國家衛(wèi)生健康委員會男性生殖與遺傳重點實驗室，廣東廣州 510600

短串聯(lián)重復(fù)序列（short tandem repeats，STR）是一類微衛(wèi)星DNA，其核心序列的重復(fù)單位一般為2～7 bp，重復(fù)10～70 次。由于其多態(tài)性高，個體識別能力強，STR 分型結(jié)果準確可靠、檢測靈敏和可重復(fù)性好，故在法醫(yī)學(xué)親子鑒定、個體識別及遺傳病連鎖分析等方面應(yīng)用廣泛[1-3]。STR 基因座突變率是評估遺傳標記穩(wěn)定性和親子鑒定可靠性的指標，不同基因座的突變率不同。STR 遺傳標記發(fā)生突變，表現(xiàn)為可能的親屬之間顯著的遺傳不一致性，可能導(dǎo)致錯誤的否定親權(quán)關(guān)系，增加錯判風險。因此，案件鑒定中在計算累積親權(quán)指數(shù)時需考慮突變問題[4]。本研究應(yīng)用人類STRtyper-21G 擴增熒光檢測體系對本中心2016 年1 月—2019 年12 月的587 例親子鑒定案例的檢測結(jié)果進行統(tǒng)計分析，評價其在親子鑒定中的應(yīng)用價值，并探討了STR基因座的突變現(xiàn)象、突變率及突變特征等。

1 材料與方法

1.1 材料

收集2016 年1 月—2019 年12 月587 例親子鑒定案例的1628 份樣本，均來自廣東省計劃生育專科醫(yī)院法醫(yī)物證鑒定中心的日常工作檢案。檢材包括血痕和帶毛囊的毛發(fā)。

1.2 檢測方法

案件樣本采用Chelex-100 法提取基因組DNA，用人類STRtyper-21G 擴增熒光檢測試劑盒（寧波海爾施基因科技有限公司）擴增體系擴增后在ABI3500平臺上應(yīng)用GeneMapperID-X1.3 軟件進行STR 分型，該體系共檢測20 個常染色體基因座（D3S1358、TH01、D21S11、D18S51、Penta E、D5S818、D13S317、D7S820、D16S539、CSF1PO、Penta D、vWA、D8S1179、TPOX、FGA、D19S433、D12S391、D6S1043、D2S1338、D1S1656及1個性別基因座Amelogenin）。

1.3 統(tǒng)計學(xué)方法

案例根據(jù)親權(quán)鑒定技術(shù)規(guī)范（GB-T 37223-2018）計算親權(quán)指數(shù)（PI）和累積親權(quán)指數(shù)（CPI）。本研究采用Excel 軟件對突變基因座的數(shù)量、突變來源、突變步數(shù)及重復(fù)單位的增加或減少進行統(tǒng)計分析，根據(jù)直接計數(shù)法得出相應(yīng)STR 基因座突變率，計算公式：STR 基因座的突變率=突變STR 基因座例數(shù)/（雙親案例數(shù)×2+單親案例數(shù)）。

2 結(jié)果

2.1 鑒定案例排除情況

587 例親子鑒定案件中排除30 例，占5.11%，包括11 例三聯(lián)體和19 例二聯(lián)體，均為多基因座排除，且都在3 個基因座以上。各基因座作為排除基因座的概率見表1。本文應(yīng)用的STR 檢測體系中只有D21S11 位點未在排除基因座內(nèi)。

表1 各基因座作為排除基因座的概率（n=30）

2.2 鑒定案例認定情況及STR 基因座突變分析

587 例親子鑒定案件中認定557 例，占94.89%，其中三聯(lián)體（母-子-父）443 例，二聯(lián)體（父-子或母-子）114 例，共1000 次減數(shù)分裂。STR 基因座突變情況分析見表2。其中19 例案件觀察到在20 個常染色體基因座中的13 個位點發(fā)生20 次突變，以vWA 和D12S391 位點突變率最高（0.0003），在7 個位點（TH01、D13S317、CSF1PO、Penta D、TPOX、FGA 和D2S1338）中沒有發(fā)生突變。一步突變19 次，表現(xiàn)為10 次減少1 個重復(fù)單位，8 次增加1 個重復(fù)單位，1 次不確定增加或者減少1 個重復(fù)單位；兩步突變1 次，表現(xiàn)為減少2 個重復(fù)單位。本研究統(tǒng)計16 次突變來源于父系，2 次突變來源于母系，2 次突變不能確定來源于母系或者父系；父源突變與母源突變的比例為8∶1。

表2 21 個STR 基因座突變情況統(tǒng)計分析（n=557）

3 討論

本研究采用人類STRtyper-21G 擴增熒光檢測體系進行檢測，587 例親子鑒定案例中認定557 例（94.89%），且認定案例的CPI 指數(shù)均大于10 000，提示該系統(tǒng)的結(jié)果能夠達到認定要求；排除30 例（5.11%），提示該21 個STR 基因座具有較高的非父排除能力。本研究案例只檢測STR 分型，提供基因座長度和數(shù)量的變化情況，特殊案例或復(fù)雜親緣關(guān)系鑒定可補充檢測STR 位點及借助測序等手段以保證鑒定結(jié)果的準確性[5]。

STR 基因座具有高度多態(tài)性和高度突變性[5-6]。目前多數(shù)學(xué)者認為STR 基因座突變的機制是復(fù)制滑脫或復(fù)制滑鏈錯配，突變按照逐步突變模式發(fā)生，多步突變是通過逐步突變形成的，步數(shù)越多，發(fā)生突變的機會就越小，且重復(fù)的長度和結(jié)構(gòu)以及位點的大小會影響位點的突變率[8-11]。同一位點的不同等位基因由于其重復(fù)性不同，突變率可能不同[12]。大量研究報道了許多中國人群中不同STR 基因座的突變率，超過90%的親代與子代間單步突變情況是增加或者減少一個重復(fù)單位，兩個或者更多重復(fù)單位改變較少見[13-19]。本研究統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)19 例突變案例發(fā)生20 次等位基因突變，其中19 次一步突變，占95%；1 次兩步突變，僅占5%；一步突變率明顯高于二步突變，這與文獻報道一致[20]。STR 基因座的突變率會對違反遺傳規(guī)律案件中親權(quán)指數(shù)的計算產(chǎn)生較大影響，親子鑒定選用的遺傳標記的突變率應(yīng)低于0.2%[21]。本研究檢測的vWA 和D12S391 位點突變率最高，均為0.03%。這與以前的研究有一致性[11,22-23]。突變的方向既可以是重復(fù)核心的擴增，也可以是壓縮。研究報道中國漢族突變方向擴增與壓縮比例為1.26∶1[17]。本研究結(jié)果顯示，突變方向擴增與壓縮比例為1∶1.375（8/11），可能是由于本研究檢測的案例數(shù)量不足，觀察的突變次數(shù)較少的緣故。

STR 基因座突變存在性別差異，通常男性突變發(fā)生概率高于女性。本研究結(jié)果顯示，突變來源有明顯性別差異，父源突變與母源突變的比例為8:1，這與文獻報道一致[12,24]。突變率與細胞分裂次數(shù)密切相關(guān)，DNA 復(fù)制次數(shù)越多，滑動錯配的機會越大，男性精子細胞分化經(jīng)歷的細胞分裂次數(shù)比卵細胞多10 倍，且精子染色體中堿基替換的積累也較卵細胞快2 倍[12,25]，故男性STR 突變率更高。