廣東漢族人群20個(gè)常染色體STR基因座突變情況的研究

楊璐瑜 楊浩 肖月 張慶輝 胡利平 張茵

摘要：目的：調(diào)查20個(gè)常染色體STR 基因座在廣東漢族人群中的突變情況。方法：收集13413例肯定親子關(guān)系的三聯(lián)體家系共40239份血斑樣本，采用PowerPlex21系統(tǒng)擴(kuò)增20個(gè)STR基因座分型，確定突變等位基因的來源和突變步數(shù)，統(tǒng)計(jì)各STR基因座發(fā)生突變的頻率，分析其突變特點(diǎn)。結(jié)果：13413例三聯(lián)體親子鑒定中觀察到530次突變，平均突變率為0.985×10-3（95%CI：0.675-1.435×10-3），突變率最高的基因座是FGA。突變步數(shù)有2種，其中一步突變515次（97.2%），兩步突變10次（1.9%）;505例三聯(lián)體僅1個(gè)基因座發(fā)生突變（95.3%），8 例三聯(lián)體在2個(gè)基因座發(fā)生突變（1.5%），3例三聯(lián)體在3個(gè)基因座發(fā)生突變（0.6%）;父、母來源突變比率約為 6.6：1。結(jié)論：STR基因座等位基因突變現(xiàn)象較為常見，在法醫(yī)學(xué)實(shí)踐中應(yīng)高度重視。

關(guān)鍵詞：親權(quán)鑒定;短串聯(lián)重復(fù)序列;突變

【中圖分類號(hào)】D918.9 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1673-9026（2021）04-395-02

STR基因座是人類遺傳學(xué)中重要的遺傳標(biāo)記，已廣泛應(yīng)用于法庭科學(xué)中，有關(guān) STR 基因座等位基因突變的情況國(guó)內(nèi)外均有相關(guān)報(bào)道[1-4]，國(guó)內(nèi)外對(duì)于STR 基因座突變率的研究還顯示，不同種族與地域的人群之間同一STR基因座的突變率也存在差異，因此獲取本地區(qū)本民族常染色體STR基因座突變率研究數(shù)據(jù)尤為重要。本研究采用普洛麥格（北京）生物技術(shù)有限公司PowerPlex21試劑盒檢測(cè)20個(gè)常染色體STR 基因座，觀察13413 個(gè)三聯(lián)體的遺傳傳遞，調(diào)查其等位基因的突變現(xiàn)象和特點(diǎn)，為突變情況下的親緣關(guān)系確定提供理論依據(jù)，并為廣東漢族人群突變案件的分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1材料與方法

1.1案例篩選及突變基因座的確定

113413例肯定親子關(guān)系的三聯(lián)體共40239份血樣本，均為實(shí)驗(yàn)室日常司法實(shí)踐中積累。

參考《親權(quán)鑒定技術(shù)規(guī)范》（GB/T 37223-2018），本研究對(duì)肯定親子關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定為：經(jīng)PowerPlex21系統(tǒng)的20個(gè)STR基因座檢測(cè)，分型結(jié)果均符合孟德爾遺傳規(guī)律，且親權(quán)指數(shù)>10000。若出現(xiàn)1-3個(gè)基因座不符合遺傳規(guī)律，經(jīng)加測(cè)其他STR基因座，未發(fā)現(xiàn)新的違反遺傳規(guī)律的基因座或總的違反遺傳規(guī)律的基因座數(shù)目小于4，且親權(quán)指數(shù)>10000，亦視為肯定親子關(guān)系。當(dāng)突變涉及雙親或孩子為純合子時(shí)，用華夏白金試劑盒復(fù)核該樣本，以確保該個(gè)體的基因座沒有發(fā)生等位基因丟失（Null allele）。

1.2方法

PCR直接擴(kuò)增STR分型，使用PowerPlex21試劑盒（普洛麥格（北京）生物技術(shù)有限公司）;在9700型擴(kuò)增儀（AB公司，美國(guó)）上進(jìn)行擴(kuò)增反應(yīng)。分型檢測(cè)使用3130XL型基因分析儀（AB公司，美國(guó)）進(jìn)行檢測(cè)，分型數(shù)據(jù)用GeneMaPPer ID-X v 1.5軟件進(jìn)行分析，以相應(yīng) Ladder 作為分型標(biāo)準(zhǔn)。

當(dāng)突變涉及雙親或者孩子為純合子時(shí)，用華夏白金試劑盒重測(cè)該樣本，以確保該個(gè)體的基因座沒有發(fā)生等位基因丟失。

1.3數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

采用直接計(jì)數(shù)法計(jì)算CSF1P0等20個(gè)基因座特異性的突變率、父源和母源特異性的突變率。突變率以及 95% CI（可信區(qū)間）值使用網(wǎng)站（httP：//StatPageS.org/confint.html）方法計(jì)算。

2 結(jié)果

13413個(gè)三聯(lián)體在20個(gè)STR基因座分型中均檢見突變。突變的 STR 基因座中，突變率最高的是基因座FGA為1.938×10-3（95%CI：1.5～2.5×10-3），其次是基因座Penta E，為1.901×10-3（95%CI：1.4～2.5×10-3），突變率較低的是基因座TH01，為0.149×10-3（95%CI：0～0.4×10-3）。

發(fā)生突變的三聯(lián)體共有516個(gè)，其中505個(gè)（95.3%）突變僅發(fā)生在1個(gè)基因座上，8 個(gè)（1.5%）同時(shí)在2個(gè)基因座上發(fā)生突變。3個(gè)（0.6%）同時(shí)在3 個(gè)基因座上發(fā)生突變。

在總共536520次等位基因的遺傳傳遞中共檢出530次突變，平均突變率為0.985×10-3（95%CI：0.675～1.435×10-3），突變率范圍在0.1×10-3（95%CI ：0～0.4×10-3）～1.9×10-3（95%CI：1.5～2.5×10-3）。在 530 次突變中，一步突變515次（97.2%），兩步突變10次（1.9%）。一步突變與兩步突變之比為51.5：1。各基因座的突變情況詳見表 1。

從突變來源上分析，父源突變發(fā)生378次，母源突變發(fā)生57次，不能確定來源的突變發(fā)生95次，父源與母源突變比例約為 6.6：1。父源突變率總體而言均高于母源突變（表2）。

3 討論

3.1 STR基因座特異性的突變率的分析

常用STR基因座的突變率大約在0.1-0.5%。本研究的20個(gè)STR基因座的突變率0.01%-0.19%（表1），平均突變率為0.985×10-3，突變率最高的基因座FGA（1.938×10-3）與最低的基因座TH01（0.149×10-3）的突變率相差13倍。

李海霞等[4]對(duì)5084例肯定親權(quán)的二聯(lián)體和三聯(lián)體親子鑒定案例進(jìn)行分析，觀察到PowerPlexTM16體系的15個(gè)常染色體STR 基因座的突變率為0.011%-0.239%，本研究主要觀察與分析了廣東漢族人群STR基因座的突變率，兩個(gè)研究都是中國(guó)南方漢族人群，獲得的突變率也比較接近。而申琴等[5]對(duì)巴西南部群體 13 個(gè)CODIS 核心基因座的突變率的調(diào)查研究顯示，TH01基因座的突變率最低，為4.6×10-5，而FGA基因座突變率最高，達(dá)2.4×10-3;與本研究的情況一致。

3.2 父源和母源特異性的基因座突變率的比較

已有大量研究顯示，STR的突變表現(xiàn)出性別差異，父源突變約是母源突變的3-5倍，本研究父源與母源突變比例約為6.6：1。雖然目前不同作者的研究結(jié)果均支持父源突變多于母源突變，但是美國(guó)血庫(kù)協(xié)會(huì)的研究顯示不同 STR 基因座的父源/母源突變率比值也存在差異，最低為1.25倍，而最高的則達(dá) 18.466倍。從表1和表2中可以看出，父源突變率最高的基因座為FGA（1.7×10-3），母源突變率最高的基因座為Penta E（0.30×10-3），父源/母源突變比值最大的基因座為D3S1358（19.0/1），比值最小的基因座為TPOX（1.5/1）。

發(fā)生突變的516個(gè)三聯(lián)體中，505個(gè)1個(gè)基因座發(fā)生突變（95.3%），8 個(gè)三聯(lián)體在 2 個(gè)基因座發(fā)生突變（1.5%），3個(gè)三聯(lián)體在 3 個(gè)基因座發(fā)生突變（0.6%）。說明STR的突變是獨(dú)立的，一個(gè)STR的基因座的突變并不影響另一個(gè)的突變。

綜上所述，本研究 20個(gè)STR基因座共觀察到觀察到530 次突變，涉及全部基因座。絕大多數(shù)為一步突變，發(fā)生在 1個(gè)基因座上，父源突變比母源突變約為6.6：1，明顯高于目前國(guó)內(nèi)外普遍報(bào)道的突變率。本研究的結(jié)果將為親子鑒定親權(quán)指數(shù)的計(jì)算與親權(quán)相對(duì)機(jī)會(huì)的評(píng)判提供理論依據(jù)，為不符合遺傳規(guī)律的親權(quán)鑒定提供理論參考。

參考文獻(xiàn)

[1]畢潔，暢晶晶，李妙霞，等.20723例親子鑒定中19個(gè)STR基因座的突變分析[J].法醫(yī)學(xué)雜志，2017（03）：263-266.

[2]Lu D J，Liu Q L，Wu W W，et al.Mutation analySiS of 24 Short tandem rePeatS in ChineSe Han PoPulation[J].Int J Legal Med，2012，126（2）：331-335.

[3]吳薇薇，劉冰，郝宏蕾，等.中國(guó) 28 個(gè)省/區(qū)漢族人群41 個(gè)STR 基因座多態(tài)性數(shù)據(jù)分析[J].中國(guó)法醫(yī)學(xué)雜志，2016，31（1）：27-32.

[4]李海霞，馬曉燕，張晉湘，等.24 個(gè)常用 STR 基因座的突變觀察與分析[J].中山大學(xué)學(xué)報(bào)（醫(yī)學(xué)科學(xué)版），2010，31（1）：13-16.

[5]申琴，倪斌等.湖南地區(qū)1013例親子鑒定中的STR突變位點(diǎn)研究[J].生命科學(xué)研究.2009（06）：517-520

作者簡(jiǎn)介：楊璐瑜 （1987-），女，山西臨汾人，碩士，主檢法醫(yī)師，主要從事法醫(yī)物證司法鑒定，楊浩與楊璐瑜對(duì)本文有同等貢獻(xiàn)。

楊浩 （1986-），女，內(nèi)蒙古阿榮旗人，在讀博士，主要從事法醫(yī)物證司法鑒定。

通訊作者簡(jiǎn)介：胡利平，女，重慶江津人，高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，法醫(yī)學(xué)碩士。一直從事法醫(yī)物證學(xué)的教學(xué)、科研與社會(huì)服務(wù)工作。

基金項(xiàng)目：云南苗族、哈尼族16個(gè)X-STR基因座遺傳多態(tài)性以及法醫(yī)學(xué)應(yīng)用研究（2018.5-2021.5），教育廳項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：2018JS170，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：胡利平。

1.廣東中一司法鑒定中心?廣東深圳?518000;2.昆明醫(yī)科大學(xué)法醫(yī)學(xué)院?昆明醫(yī)科大學(xué)司法鑒定中心?云南昆明?650000;3.廣東西湖司法鑒定中心?廣東惠州?516000