廣東漢族人群20個常染色體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：調查20個常染色體STR 基因座在廣東漢族人群中的突變情況。方法：收集13413例肯定親子關系的三聯體家系共40239份血斑樣本，采用PowerPlex21系統擴增20個STR基因座分型，確定突變等位基因的來源和突變步數，統計各STR基因座發生突變的頻率，分析其突變特點。結果：13413例三聯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例三聯體僅1個基因座發生突變（95.3%），8 例三聯體在2個基因座發生突變（1.5%），3例三聯體在3個基因座發生突變（0.6%）;父、母來源突變比率約為 6.6：1。結論：STR基因座等位基因突變現象較為常見，在法醫學實踐中應高度重視。

關鍵詞：親權鑒定;短串聯重復序列;突變

【中圖分類號】D918.9 【文獻標識碼】A 【文章編號】1673-9026（2021）04-395-02

STR基因座是人類遺傳學中重要的遺傳標記，已廣泛應用于法庭科學中，有關 STR 基因座等位基因突變的情況國內外均有相關報道[1-4]，國內外對于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，因此獲取本地區本民族常染色體STR基因座突變率研究數據尤為重要。本研究采用普洛麥格（北京）生物技術有限公司PowerPlex21試劑盒檢測20個常染色體STR 基因座，觀察13413 個三聯體的遺傳傳遞，調查其等位基因的突變現象和特點，為突變情況下的親緣關系確定提供理論依據，并為廣東漢族人群突變案件的分析提供基礎數據。

1材料與方法

1.1案例篩選及突變基因座的確定

113413例肯定親子關系的三聯體共40239份血樣本，均為實驗室日常司法實踐中積累。

參考《親權鑒定技術規范》（GB/T 37223-2018），本研究對肯定親子關系的標準設定為：經PowerPlex21系統的20個STR基因座檢測，分型結果均符合孟德爾遺傳規律，且親權指數>10000。若出現1-3個基因座不符合遺傳規律，經加測其他STR基因座，未發現新的違反遺傳規律的基因座或總的違反遺傳規律的基因座數目小于4，且親權指數>10000，亦視為肯定親子關系。當突變涉及雙親或孩子為純合子時，用華夏白金試劑盒復核該樣本，以確保該個體的基因座沒有發生等位基因丟失（Null allele）。

1.2方法

PCR直接擴增STR分型，使用PowerPlex21試劑盒（普洛麥格（北京）生物技術有限公司）;在9700型擴增儀（AB公司，美國）上進行擴增反應。分型檢測使用3130XL型基因分析儀（AB公司，美國）進行檢測，分型數據用GeneMaPPer ID-X v 1.5軟件進行分析，以相應 Ladder 作為分型標準。

當突變涉及雙親或者孩子為純合子時，用華夏白金試劑盒重測該樣本，以確保該個體的基因座沒有發生等位基因丟失。

1.3數據統計

采用直接計數法計算CSF1P0等20個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（可信區間）值使用網站（httP：//StatPageS.org/confint.html）方法計算。

2 結果

13413個三聯體在20個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）。

發生突變的三聯體共有516個，其中505個（95.3%）突變僅發生在1個基因座上，8 個（1.5%）同時在2個基因座上發生突變。3個（0.6%）同時在3 個基因座上發生突變。

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，父源突變發生378次，母源突變發生57次，不能確定來源的突變發生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5084例肯定親權的二聯體和三聯體親子鑒定案例進行分析，觀察到PowerPlexTM16體系的15個常染色體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，兩個研究都是中國南方漢族人群，獲得的突變率也比較接近。而申琴等[5]對巴西南部群體 13 個CODIS 核心基因座的突變率的調查研究顯示，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果均支持父源突變多于母源突變，但是美國血庫協會的研究顯示不同 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 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）。

發生突變的516個三聯體中，505個1個基因座發生突變（95.3%），8 個三聯體在 2 個基因座發生突變（1.5%），3個三聯體在 3 個基因座發生突變（0.6%）。說明STR的突變是獨立的，一個STR的基因座的突變并不影響另一個的突變。

綜上所述，本研究 20個STR基因座共觀察到觀察到530 次突變，涉及全部基因座。絕大多數為一步突變，發生在 1個基因座上，父源突變比母源突變約為6.6：1，明顯高于目前國內外普遍報道的突變率。本研究的結果將為親子鑒定親權指數的計算與親權相對機會的評判提供理論依據，為不符合遺傳規律的親權鑒定提供理論參考。

參考文獻

[1]畢潔，暢晶晶，李妙霞，等.20723例親子鑒定中19個STR基因座的突變分析[J].法醫學雜志，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 28 個省/區漢族人群41 個STR 基因座多態性數據分析[J].中國法醫學雜志，2016，31（1）：27-32.

[4]李海霞，馬曉燕，張晉湘，等.24 個常用 STR 基因座的突變觀察與分析[J].中山大學學報（醫學科學版），2010，31（1）：13-16.

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

作者簡介：楊璐瑜 （1987-），女，山西臨汾人，碩士，主檢法醫師，主要從事法醫物證司法鑒定，楊浩與楊璐瑜對本文有同等貢獻。

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

通訊作者簡介：胡利平，女，重慶江津人，高級實驗師，法醫學碩士。一直從事法醫物證學的教學、科研與社會服務工作。

基金項目：云南苗族、哈尼族16個X-STR基因座遺傳多態性以及法醫學應用研究（2018.5-2021.5），教育廳項目，項目編號：2018JS170，項目負責人：胡利平。

1.廣東中一司法鑒定中心?廣東深圳?518000;2.昆明醫科大學法醫學院?昆明醫科大學司法鑒定中心?云南昆明?650000;3.廣東西湖司法鑒定中心?廣東惠州?516000