常染色體和X染色體STR基因座遺傳學應用研究進展*

吳莉莉 綜述，宋秀宇,2△ 審校

(1.福建醫科大學第一臨床醫學院，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基因座遺傳學應用研究進展*

吳莉莉1綜述，宋秀宇1,2△審校

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

關鍵詞:串聯重復序列；基因座；個體識別；親權鑒定；多態性

基因組DNA中存在一類串聯重復序列，其串聯重復單位(核心序列)數目在人群中存在較大差異，具有高度多態性，稱為可變串聯重復序列(VNTR)。其中重復單位長度為2～6 bp的重復序列稱為微衛星序列，也叫短串聯重復序列(STR)[1]。STR分型技術簡單、快速，結果可靠，靈敏度高，重復性好，利用常染色體和X染色體STR基因座分型是目前國內外法醫學個體識別、親子鑒定和遺傳多態性研究的主要手段。

1STR簡介

人類基因組內STR序列極其豐富，估計有 20萬至40萬，平均每隔6～10 kb就出現1個[2]。絕大多數STR位于非編碼區，極少數在編碼區域，基因組中STR約有一半具有遺傳多態性，為法醫個人識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DNA分析中最常用的一類遺傳標記。目前在人類基因組中已發現的STR基因座有8 000多個，但并非所有的STR基因座都適于法醫DNA分析應用，存在基因突變情況時，應增加檢測其他高度多態性且遺傳穩定的STR基因座，有條件的應增加檢測X-STR及Y-STR[3]。

2常染色體和X染色體STR基因座的研究現狀

由于單個STR基因座提供的信息有限，難以滿足法醫學檢驗的要求，所以多個STR基因座聯合使用可顯著提高單次檢測信息量和個體識別率，成為目前STR分型試劑盒的主流技術。自Edwards等[4]在1992年正式報道了3個基因座STR復合擴增以后,新的復合擴增體系便不斷出現。商品試劑盒在不斷研究中也取得了進展，國內外已開發出的常染色體STR基因座部分商業試劑盒(見表1)，X-STR復合擴增體系(見表2)，后者也有X-STR復合擴增商品化試劑盒，如Biotype AG公司Mentype?Argus X-UL試劑盒[7]和Mentype?Argus 8-X試劑盒[8]。

表1　　國內外已開發出的部分商業試劑盒

3在遺傳學中的運用

3.1個體識別和親子鑒定常染色體和X染色體STR基因座在個體識別中發揮了重要作用。法醫檢案中，經常會遇到僅有極少量血跡、分泌物或已大部分降解的生物材料，最準確的方法是用PCR擴增STR。當把幾個STR位點聯合分析后，根據國際標準可以得到非常高的累積個體識別率(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)認親、同父異母的半兄弟(姐妹)認親、隔代認親等親權鑒定和發生突變基因座的親權鑒定中發揮很大的優勢[17]。X染色體STR基因座為性連鎖遺傳，由于其遺傳標記的定向性，使X-STR分型在法醫實踐中具有獨特的應用價值，在父母不全的同父異母姐妹鑒定、祖母-孫女關系鑒定、父女關系鑒定案件及個體識別中性別的輔助鑒定、混合樣本的判定等案件中發揮著重要的作用[18]，還可作為常染色體STR基因座檢驗的重要補充，特別是在姐妹親緣關系鑒定中，兩結果之間相互印證，能提高鑒定結論的可靠性。王曉勛等[19]聯合應用常染色體STR、X-STR和線粒體SNP鑒別缺失雙親姐妹同胞關系。李麗等[20]運用常染色體和X染色體STR聯合應用成功鑒定姑侄與叔侄的關系。

表2　　國內外建立的X-STR復合擴增體系

3.2遺傳多態性的研究近年來，國內外文獻等都有針對常染色體和X染色體STR基因座的遺傳多態性報道。2013年紀鳳卿等[3]應用AmpFlmSTR IdentifilerTM體系熒光標記復合擴增系統檢測350例福建福州地區漢族無關個體15個STR基因座的多態性，統計計算群體遺傳學參數。結果15個STR基因座的基因型分布均符合 Hardy-Weinberg平衡(P>0.05)，15個STR遺傳標記均具有高度多態性，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20 204個云南地區漢族群體樣本,計算15個常染色體STR基因座的等位基因頻率、法醫學參數以及各STR基因座的OL等位基因的頻率。結果所檢測的15個常染色體STR基因座等位基因頻率范圍為0.000 025～0.522 743,在云南地區漢族人群的累積PE為99.998 44%。經Bonferroni校正，除基因座CSFIPO外其余14個基因座均符合Hardy-Weinberg平衡。葉乾素等[22]對中國廣西地區毛南族142例健康無關男性個體進行12個STR基因座遺傳多態性調查,采用AGCU X12 STR熒光檢測試劑盒進行擴增及檢測,結果在12個STR基因座中共檢出108個等位基因，在DXS10159/DXS10162/DXS10164 連鎖群發現 64 種單倍型，在 DXS6789/DXS7424/DXS101/DXS7133 連鎖群發現 93 種單倍型,所調查的毛南族人群12個STR基因座具有較好識別能力。

目前數據庫已收錄利比亞、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]對利比亞99個無關個體進行檢測,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STR基因座的差異均有統計學意義(P<0.05)。Parolin等[24]對玻利維亞人口進行研究中發現，沒有明顯的偏離Hardy-Weinberg平衡在Bonferron調整后，信息量最豐富的是D21S11位點，信息量最少的是D3S1358位點，DP>0.999 999 99。在X染色體基因座遺傳信息方面也做了相當多的研究，例如Uchigasaki等[25]利用Investigator Argus X-12 kit對488例中國人和677例日本人進行檢測，在4個連鎖群里，一些對日本人和中國人獨特的單倍型被檢測出來，而且也做了對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

常染色體和X染色體在法醫學上已有廣泛運用，但由于商品化STR基因座大多數開發自白人群體，其中一些在中國群體的基因頻率分布較差，個體識別概率較低，故增加檢測其他高度多態性且遺傳穩定的STR基因座，找出符合中國人群體遺傳特征的高鑒別能力STR 基因座，豐富中國人群的遺傳信息十分必要，這是目前國內該領域的研究熱點，屬于中國人群的DNA 數據庫也可以因此會得到一定的完善。

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* 基金項目：福建省自然科學基金計劃項目(2013D002、2014D004)。△通訊作者，E-mail:songxyxm@126.com。

DOI:10.3969/j.issn.1673-4130.2016.14.032

文獻標識碼：A

文章編號：1673-4130(2016)14-1979-03

(收稿日期：2016-01-12修回日期：2016-03-25)