IBS 法和FSI 法在云南人群全同胞關(guān)系鑒定中的應(yīng)用

易 娜 ，黃仁武 ，蔣佳梅 ，孟存溦 ，葉 好 ，李湘萍 ，劉林林 ，胡利平

（1）昆明醫(yī)科大學(xué)法醫(yī)學(xué)院法醫(yī)學(xué)系，云南 昆明 650500;2）昆明醫(yī)科大學(xué)司法鑒定中心，云南 昆明 650500）

近年來(lái)，隨著法醫(yī)學(xué)鑒定技術(shù)的發(fā)展，復(fù)雜親緣關(guān)系鑒定需求日益增加，全同胞關(guān)系作為復(fù)雜親緣關(guān)系的一種，指有相同生物學(xué)父親和生物學(xué)母親的多個(gè)子代個(gè)體之間的關(guān)系[1]，目前在已在司法實(shí)踐的多個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用[2]。因此，根據(jù)實(shí)際需要，司法部司法鑒定管理局于2014 年發(fā)布了《生物學(xué)全同胞關(guān)系鑒定實(shí)施規(guī)范》（SF/Z JD0105002—2014，后文簡(jiǎn)稱(chēng)“舊規(guī)范”），規(guī)范了基于狀態(tài)一致性評(píng)分（identity by state（IBS）score）的生物學(xué)全同胞關(guān)系鑒定的技術(shù)方法，但由于舊規(guī)范中過(guò)高的系統(tǒng)效能和對(duì)不同群體之間的群體差異考慮的欠缺，導(dǎo)致在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中存在一定的誤判風(fēng)險(xiǎn)。隨后，司法部于2021 年發(fā)布并實(shí)施了《生物學(xué)全同胞關(guān)系鑒定技術(shù)規(guī)范》（SF/T 0117—2021，后文簡(jiǎn)稱(chēng)“新規(guī)范”）以代替舊規(guī)范。新規(guī)范相較于舊規(guī)范更新了累計(jì)狀態(tài)一致性評(píng)分（CIBS）的判定閾值并降低了對(duì)應(yīng)檢測(cè)系統(tǒng)的系統(tǒng)效能，增加了基于等位基因頻率計(jì)算的全同胞指數(shù)（full sibling index，F(xiàn)SI）和累積全同胞指數(shù)（CFSI）的判定閾值及相應(yīng)的系統(tǒng)效能[3]。本文基于新舊規(guī)范中相同的19 個(gè)必檢基因座檢測(cè)系統(tǒng)探討了2 份規(guī)范中3 種不同全同胞鑒定閾值劃分方法在系統(tǒng)效能上的差異以及新規(guī)范中兩種方法在云南人群生物學(xué)全同胞關(guān)系鑒定中的適用性。

1 材料與方法

1.1 樣本來(lái)源

在獲得知情同意的前提下，收集1 468 對(duì)來(lái)自昆明醫(yī)科大學(xué)司法鑒定中心日常案件積累的云南人群樣本（口腔拭子、血樣），其中全同胞有448 對(duì)，無(wú)關(guān)個(gè)體有1 020 對(duì)。全同胞對(duì)為已通過(guò)舊規(guī)范中IBS 法認(rèn)定（包括增加20 個(gè)基因座后認(rèn)定為全同胞的個(gè)體對(duì)）的兄弟姐妹組合，排除了同卵雙生子和STR 突變的家系。無(wú)關(guān)個(gè)體對(duì)為實(shí)驗(yàn)室隨機(jī)抽取的無(wú)親緣關(guān)系的個(gè)體兩兩隨機(jī)組合。

1.2 STR 基因座選擇及分型檢測(cè)

案件鑒定用Chelex-100 法提取血樣 DNA，采用Promega 公司PowerPlex?21 System 試劑盒進(jìn)行擴(kuò)增，擴(kuò)增產(chǎn)物經(jīng) ABI3130XL 型基因分析儀電泳分離，應(yīng)用ABI GeneMapperID-1.5 軟件分析。每個(gè)樣本均得到D3S1358、D1S1656、D6S1043、D13S317、Penta E、D16S539、D18S51、D2S1338、CSF1PO、PentaD、TH01、vWA、D21S11、D7S820、D5S818、TPOX、D8S1179、D12S391、D19S433、FGA 和 Amelogenin 共21 個(gè)STR 基因座的分型結(jié)果，包含全同胞鑒定規(guī)范中的19 個(gè)必檢基因座。

1.3 計(jì)算累計(jì)狀態(tài)一致性評(píng)分

兩名有爭(zhēng)議個(gè)體在同一STR 基因座上出現(xiàn)相同等位基因的個(gè)數(shù)就是狀態(tài)一致性評(píng)分。當(dāng)采用包含多個(gè)相互獨(dú)立的常染色體遺傳標(biāo)記分型系統(tǒng)對(duì)兩名有爭(zhēng)議個(gè)體進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，各個(gè)遺傳標(biāo)記上IBS 之和即稱(chēng)為累計(jì)狀態(tài)一致性評(píng)分[3]。利用全同胞鑒定規(guī)范中狀態(tài)一致性評(píng)分方法，分別計(jì)算每對(duì)全同胞和無(wú)關(guān)個(gè)體之間19 個(gè)必檢基因座的CIBS 值，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)整理。

1.4 計(jì)算累積全同胞指數(shù)

對(duì)于每一個(gè)STR 基因座而言，兩名有爭(zhēng)議個(gè)體之間存在全同胞關(guān)系時(shí)其基因型出現(xiàn)的機(jī)率與兩名有爭(zhēng)議個(gè)體之間為無(wú)關(guān)個(gè)體時(shí)其基因型出現(xiàn)的機(jī)率之比值即為全同胞指數(shù)。當(dāng)采用包含多個(gè)相互獨(dú)立的常染色體遺傳標(biāo)記分型系統(tǒng)對(duì)兩名有爭(zhēng)議個(gè)體進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，各個(gè)遺傳標(biāo)記上FSI 的乘積即稱(chēng)為常染色體STR 基因座累積全同胞關(guān)系指數(shù)[3]。根據(jù)云南漢族人群中 19 個(gè)常染色體STR基因座的等位基因頻率資料[4]和新規(guī)范中全同胞指數(shù)和累積全同胞關(guān)系指數(shù)的算法[5]，分別計(jì)算全同胞組和無(wú)關(guān)個(gè)體組的配對(duì)個(gè)體之間19 個(gè)必檢基因座的CFSI 值，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)整理。

1.5 3 種方法的閾值劃分

基于新舊規(guī)范，用IBS 法和FSI 法分別計(jì)算1 468對(duì)樣本的全同胞關(guān)系，并對(duì)計(jì)算結(jié)果按照以下三種方法進(jìn)行劃分：方法一以舊規(guī)范中 IBS ≥ 22 傾向于認(rèn)為兩名被鑒定人為全同胞，IBS ≤ 13 傾向于認(rèn)為兩名被鑒定人為無(wú)關(guān)個(gè)體和13 ＜ IBS ＜ 22無(wú)法給出傾向性意見(jiàn)為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行閾值劃分；方法二以新規(guī)范中IBS＞22 傾向于認(rèn)為兩名有爭(zhēng)議個(gè)體為全同胞關(guān)系，IBS ＜ 12 傾向于認(rèn)為兩名有爭(zhēng)議個(gè)體為無(wú)關(guān)個(gè)體對(duì)和12 ≤ IBS ≤ 22 無(wú)法給出傾向性意見(jiàn)為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行閾值劃分；方法三以新規(guī)范中FSI＞1.0×104傾向于認(rèn)為兩名有爭(zhēng)議個(gè)體為全同胞關(guān)系，F(xiàn)SI ＜ 1.0×10-4傾向于認(rèn)為兩名有爭(zhēng)議個(gè)體為無(wú)關(guān)個(gè)體對(duì)和1.0×10-4≤ FSI ≤ 1.0×104無(wú)法給出傾向性意見(jiàn)為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行閾值劃分。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS 25.0 軟件對(duì)全同胞組和無(wú)關(guān)個(gè)體組的lgCFSI 值和CIBS 值的分布進(jìn)行正態(tài)檢驗(yàn)后，統(tǒng)計(jì)不同組別lgCFSI 值和CIBS 值的算數(shù)均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差，并對(duì)其進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，對(duì)計(jì)數(shù)資料采用χ2檢驗(yàn)，均以P＜ 0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 CIBS 值和CFSI 值的分布

根據(jù)448 對(duì)全同胞和1 020 對(duì)無(wú)關(guān)個(gè)體的CIBS 值和對(duì)CFSI 值經(jīng)對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換后的lgCFSI 值進(jìn)行正態(tài)檢驗(yàn)，結(jié)果表明全同胞組和無(wú)關(guān)個(gè)體組的CIBS 值及l(fā)gFSI 值均符合正態(tài)分布（圖1，圖2）。

圖1 全同胞組和無(wú)關(guān)個(gè)體組的CIBS 值擬合所得正態(tài)分布曲線Fig.1 The normal distribution curve obtained by fitting the CIBS of the full sibling group and the unrelated individual group

圖2 全同胞組和無(wú)關(guān)個(gè)體組的lgCFSI 值擬合所得正態(tài)分布曲線Fig.2 The normal distribution curve obtained by fitting the lgCFSI of the full sib group and the unrelated individual group

2.2 無(wú)關(guān)個(gè)體組與全同胞組的差異

統(tǒng)計(jì)并描述全同胞組和無(wú)關(guān)個(gè)體組CIBS 值和lgCFSI 值的算數(shù)均數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差、t值（表1），結(jié)果顯示無(wú)關(guān)個(gè)體組與全同胞組在CIBS 值與lgCFSI值的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P＜ 0.001。

表1 全同胞組和無(wú)關(guān)個(gè)體組CIBS 值和lgCFSI 值的 和獨(dú)立樣本t 檢驗(yàn)結(jié)果（）Tab.1 The and independent sample t test results of the CIBS values and lgCFSI values between the full sibling group and the unrelated individual group（）

表1 全同胞組和無(wú)關(guān)個(gè)體組CIBS 值和lgCFSI 值的 和獨(dú)立樣本t 檢驗(yàn)結(jié)果（）Tab.1 The and independent sample t test results of the CIBS values and lgCFSI values between the full sibling group and the unrelated individual group（）

2.3 3 種方法的統(tǒng)計(jì)結(jié)果及差異

分別按照3 種方法對(duì)全同胞組和無(wú)關(guān)個(gè)體組的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)整理和χ2檢驗(yàn)（表2），顯示方法一有1 087 對(duì)樣本可以得到傾向性意見(jiàn)，有381 對(duì)樣本無(wú)法得出傾向性意見(jiàn)，實(shí)際檢出率為74.05%；方法二有750 對(duì)樣本可以得到傾向性意見(jiàn)，有718 對(duì)樣本無(wú)法得出傾向性意見(jiàn)，實(shí)際檢出率為51.09%；方法三有972 對(duì)樣本可以得到傾向性意見(jiàn)，有496 對(duì)樣本無(wú)法得出傾向性意見(jiàn)，實(shí)際檢出率為66.21%。3 種方法在19 個(gè)常染色體STR 基因座檢測(cè)水平上的全同胞組檢測(cè)準(zhǔn)確率和無(wú)關(guān)個(gè)體組檢測(cè)準(zhǔn)確率均為100%。3 種方法的χ2檢驗(yàn)結(jié)果顯示在全同胞組和無(wú)關(guān)個(gè)體組中，3 種方法的檢出率不完全相同，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。對(duì)2 個(gè)組別中3 種方法的檢出率進(jìn)行方法二與方法一和方法三的比較（表3），通過(guò)Bonferroni方法進(jìn)行校正，結(jié)果顯示在2 個(gè)組別中方法二與方法一和方法三的差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表2 3 種方法的統(tǒng)計(jì)結(jié)果（n）Tab.2 Statistical results of the three methods（n）

表3 3 種方法兩兩比較Tab.3 Pairwise comparison of three methods

3 討論

對(duì)于同樣的19 個(gè)常染色體STR 基因座檢測(cè)系統(tǒng)，以上不同全同胞鑒定閾值劃分方法的系統(tǒng)效能在兩份規(guī)范中分別為0.750 0，0.556 5 和0.662 5；在云南人群中的系統(tǒng)效能分別為0.740 5，0.510 9 和0.662 1。比較新舊規(guī)范中IBS 法的應(yīng)用，因CIBS 閾值劃分標(biāo)準(zhǔn)不同，兩種方法的系統(tǒng)效能相差約0.193 5，在云南人群中2 種方法的系統(tǒng)效能相差約0.226 9。在新規(guī)范中減少的這部分系統(tǒng)效能是由于更新的規(guī)范中將個(gè)體對(duì)的得分為“CIBS=12”、“CIBS=13”、“CIBS=22”時(shí)判定為“無(wú)法給出傾向性意見(jiàn)”，同時(shí)靠近閾值附近的個(gè)體對(duì)數(shù)也明顯較多，從而導(dǎo)致兩種方法的系統(tǒng)效能相差較大。新規(guī)范降低了IBS 法判定全同胞關(guān)系的系統(tǒng)效能，降低了誤判率，使得全同胞鑒定時(shí)給出肯定意見(jiàn)的準(zhǔn)確性有所提高[6]。

FSI 法對(duì)于全同胞關(guān)系指數(shù)的計(jì)算由ITO 法提供[7]，用以判定兩名有爭(zhēng)議個(gè)體是否為全同胞關(guān)系的方法。該方法的計(jì)算過(guò)程較IBS 法稍顯復(fù)雜，但FSI 法考慮到了人群群體遺傳學(xué)差異，基于不同人群等位基因頻率在某一檢測(cè)系統(tǒng)下進(jìn)行計(jì)算，因此能有效避免全同胞關(guān)系鑒定中的誤判，增加結(jié)果的可信度[8]。本研究基于新規(guī)范以及文獻(xiàn)報(bào)道的云南人群的等位基因頻率，在19 個(gè)常染色體STR 基因座檢測(cè)系統(tǒng)下，通過(guò)FSI 法計(jì)算的系統(tǒng)效能均高于IBS 法。同時(shí)，比較全同胞組和無(wú)關(guān)個(gè)體組的正態(tài)分布曲線，lgCFSI 值的重疊范圍和比例明顯小于CIBS 值的重疊范圍和比例，也說(shuō)明FSI 法能對(duì)全同胞和無(wú)關(guān)個(gè)體進(jìn)行更有效的區(qū)分。

本研究考慮到實(shí)際鑒定中，不同人群同一基因座上等位基因頻率分布的差異會(huì)使得同一基因座的個(gè)體識(shí)別能力有所不同[9]，從而導(dǎo)致同一檢測(cè)系統(tǒng)在不同人群中的系統(tǒng)效能有一定差異的情況。應(yīng)用新規(guī)范中IBS 法和FSI 法在19 個(gè)常染色體STR 檢測(cè)系統(tǒng)上對(duì)1 468 對(duì)云南人群樣本進(jìn)行了全同胞關(guān)系鑒定，計(jì)算所得在云南人群中兩種方法的系統(tǒng)效能分別為0.510 9 和0.662 1 與新規(guī)范中同一檢測(cè)系統(tǒng)下對(duì)應(yīng)方法的系統(tǒng)效能0.556 5和0.662 5 相近，說(shuō)明新規(guī)范在云南人群中有很高的應(yīng)用價(jià)值。對(duì)于云南地區(qū)少數(shù)民族聚集，不同的少數(shù)民族間或有部分等位基因頻率存在較大差異的情況[10]，新規(guī)范規(guī)定，當(dāng)某個(gè)基因座的個(gè)體識(shí)別能力與規(guī)范中存在較大差異時(shí)，可以在準(zhǔn)確性不低于99.99%的前提下重新計(jì)算并制定全同胞關(guān)系鑒定的CIBS 閾值，這也能有效解決新規(guī)范在各地區(qū)人群中實(shí)際應(yīng)用的局限。

對(duì)于無(wú)法給出傾向性意見(jiàn)可補(bǔ)充檢測(cè)基因座，以增加能給出傾向性意見(jiàn)的可能性[11]。新規(guī)范中也給出了基于19 個(gè)常染色體STR 基因座依次補(bǔ)充36 個(gè)與其不存在連鎖不平衡的常染色體基因座后相應(yīng)的檢測(cè)系統(tǒng)效能，對(duì)于IBS 法和FSI 法其最高系統(tǒng)效能分別可達(dá)0.998 6 和0.996 5[3]，能有效區(qū)分全同胞和無(wú)關(guān)個(gè)體。對(duì)于特殊的鑒定案件，還可補(bǔ)充檢驗(yàn)X 染色體、Y 染色體或線粒體DNA遺傳標(biāo)記的情況[12]，但應(yīng)該根據(jù)其遺傳規(guī)律采用文字描述的方式進(jìn)行分析說(shuō)明。

本研究發(fā)現(xiàn)，基于19 個(gè)常染色體STR 基因座檢測(cè)系統(tǒng)，新規(guī)范在云南人群全同胞關(guān)系鑒定中具有較高的法醫(yī)學(xué)應(yīng)用價(jià)值；相較于舊規(guī)范，新規(guī)范中的IBS 法和FSI 法能有效降低全同胞關(guān)系鑒定的錯(cuò)判風(fēng)險(xiǎn)。由于IBS 法和FSI 法在計(jì)算原理上的差異，本文建議實(shí)際應(yīng)用中將IBS 法和FSI 法相結(jié)合，對(duì)結(jié)果進(jìn)行更為科學(xué)和準(zhǔn)確的判斷。需要注意的是，無(wú)論新規(guī)范還是舊規(guī)范均只適用于同父同母的全同胞關(guān)系鑒定，對(duì)于半同胞關(guān)系的判別并不適用。實(shí)際案件中如遇到不確定為全同胞的情況，可通過(guò)ITO 法對(duì)全同胞和半同胞關(guān)系進(jìn)行判別[13-14]，從而得出相應(yīng)結(jié)論。