STR基因座三带型等位基因的统计学分析

刘莹，任贺

（1.北京市公安局法医检验鉴定中心法医物证室，北京 100192；2.北京警察学院法医教研室，北京 102202）

STR基因座三带型等位基因的统计学分析

刘莹1，任贺2

（1.北京市公安局法医检验鉴定中心法医物证室，北京 100192；2.北京警察学院法医教研室，北京 102202）

目的探讨STR基因座三带型等位基因的统计学方法。方法对8846份无关个体的静脉血或血痕样本利用磁珠法提取血液DNA，通过复合荧光扩增和毛细管电泳得到STR基因型，采用GeneMapper ID v3.2软件分析STR基因型，并通过直接计数法检测三带型基因型频率，公式计算三带型等位基因频率，并推导三带型统计学分析在亲缘鉴定及个体识别中的公式。结果8846份样本中，共检出4例三带型等位基因和3种三带型基因型，且发现等位基因基因频率的乘积与实际发生率差异具有统计学意义，并成功推导出三带型在亲缘鉴定及个体识别中的公式。结论三带型等位基因某两个等位基因作为整体在群体中遗传的频率可用这两个等位基因频率的乘积进行估算。

法医遗传学；统计学；短串联重复序列；三带型

正常人常染色体单个STR基因座的分型图谱中纯合子个体只有1个峰，杂合子个体有2个峰，一般情况下不会出现3个或多个峰，在极少数情况下单个STR基因座出3个峰，称为三带型。目前对三带型案例的遗传分析报道很少，本研究通过对8846份无关个体进行三带型等位基因的遗传分析，并探讨STR基因座三带型等位基因的统计学方法。

1 材料与方法

1.1 材料

收集4356例亲缘关系鉴定及1521例个体识别鉴定案例（共8846份无关个体的静脉血或血痕样本）。

1.2 方法

1.2.1 DNA提取

用磁珠法提取血液样本中的DNA。

1.2.2 PCR扩增

亲缘关系鉴定样本用GoldeneyeTM20A身份鉴定系统［基点认知技术（北京）有限公司］进行复合扩增，个体识别鉴定样本用Identifiler Plus试剂盒（美国AB公司）进行复合扩增。进行重复验证时，用磁珠法重新提取检材，用AGCU 17+1 STR荧光检测试剂盒（无锡中德美联公司）或GoldeneyeTM20A身份鉴定系统重新进行复合扩增。反应体系与热循环参数按照各个试剂盒要求进行。

1.2.3 扩增产物的检测

产物在3130遗传分析仪（美国AB公司）进行电泳检测，采用GeneMapper ID v3.2软件分析STR基因座。

1.2.4数据统计与分析

直接计数法检测三带型基因型频率。三带型等位基因频率通过以下方法推导：假设三带型案件中基因型为R/S/T，各等位基因频率分别为r、s、t，R/S遗传给子代。在缺乏相关数据的情况下，根据统计学原理，其在群体中发生的频率约为这两个等位基因频率的乘积。三带型等位基因频率的计算公式为PRS=r×s，并推导三带型统计学分析在亲缘鉴定及个体识别中的公式。

2 结果

2.1 4例三带型等位基因分型及同染色体基因座分型结果

8 846 份无关个体的静脉血及血痕样本中，共检出4例三带型等位基因案例，其等位基因分型见表1，4例三带型等位基因分型图谱见图1～4。

表1 4例三带型等位基因分型结果

图1 案例1 TPOX基因座分型图谱

图2 案例2 vWA基因座分型图谱

图3 案例3 D21S11基因座分型图谱

图4 案例4 TPOX基因座分型图谱

2.2 统计学分析

2.2.1 三带型等位基因频率的评估

8846 份无关个体的静脉血及血痕样本中，共检出3种三带型基因型，其中vWA及D21S11基因型频率均为1.13×10-4，TPOX基因型频率为2.26×10-4。

以三带型频率最高的TPOX基因座（案例4）为例，假设11/12作为整体一起遗传给子代。根据方法学中的公式PRS=r×s，并参照文献[1]数据，该等位基因的理论频率为：P11/12=0.287 1×0.0223≈0.0064。经Poisson分布检验，u=-7.15，P＜0.001，理论频率与本研究该基因座三带型频率间差异有统计学意义，即PRS大于群体实际频率。如8/11或8/12作为整体遗传，得出u值分别为-37.34、-10.15，P值均＜0.001。

2.2.2 亲缘鉴定及个体识别中三带型统计学分析

亲缘鉴定中，假设母亲基因型为P/Q，孩子为Q/R/S，争议父为R/S/T，等位基因频率为p、q、r、s、t。三联体的该基因座PI值可根据文献[2]的方法计算：

二联体中，如孩子的分型为正常纯合子或杂合子，或从母亲处遗传两条带，可按正常二联体进行计算PI值。如孩子从父亲处遗传两条带，根据文献[2]的计算方法如下：

个体识别案件中，基因座的基因型频率按P=2× r×s×t计算，在此不再赘述。

3 讨论

根据目前研究推测，三带型基因座现象产生的机制有以下几个方面：一是父系或母系同源染色体在减数分裂时不分离而整体遗传给子代，即三体综合征。如需证实是否为三体综合征，应采集其静脉血进行血细胞培养作染色体分析。二是三带型基因现象的产生可能是同源染色体在减数分裂时出现不等价交换导致等位基因重复[3]。三是在受精卵发育阶段，染色体不分离产生不同基因型细胞组成的嵌合体[4]。四是双胞胎可能在子宫内发生胚胎间血液交换，出现三带型等位基因[5]。另外，有研究[6]显示，同一基因座在不同人群中出现三等位基因的模式可能并不相同。

成人发生三体综合征的概率很小，本研究不予考虑。从机制看，本研究中的4例三带型等位基因案例的发生可能与同源染色体不等价交换有关。本研究及相关文献[6]均提示，位于同一染色体上的两个等位基因可通过生殖细胞的减数分裂遗传给子代。同时，在这4个案例中，三带型基因座的各等位基因的相对荧光强度之比约为1∶1∶1，说明三个等位基因在血细胞中的数量是相等的。

由于三带型等位基因现象比较少见，若在基因分型时出现这种现象，需引起重视。首先应重复实验，排除模板污染、PCR扩增引起的非特异产物、内标或ladder分型是否正确等问题，然后采用其他扩增体系验证。若仍为三带型等位基因，才能作出定论，保证鉴定结论的可靠性。

本研究中，vWA基因座三带型频率的部分评估P值大于0.05。究其原因，vWA基因座21等位基因的基因频率为0.0007[1]，属稀有等位基因。本研究样本量仅为8846份无关个体，所以u值有偏差。如增加样本量，应能修正该数值。事实上，截至2012年11月30日，STR数据库未发现该基因座有14/18/21三带型。因此根据公式PRS=r×s得出带有21等位基因的三带型理论频率明显较实际频率高。这一结论在法庭上更有利于保护鉴定人。较简单的方法是将2个等位基因合为一体用稀有等位基因频率作为其频率来计算PI值[7]。

综上，本研究认为在缺乏相关数据的情况下，三带型某两个等位基因作为整体在群体中遗传的频率可用这两个等位基因频率的乘积进行评估。如不能确认作为整体遗传的等位基因，可用任两等位基因频率乘积中的最小值进行估算。

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Statistics Analysis of Tri-allelic Patterns in STR loci

LIU Ying1,REN He2

（1.Department of Forensic Evidence,Forensic Medical Examination Center of Beijing Public Security Bureau,Beijing 100192,China;2.Teaching and Research of Forensic Pathology,Beijing Police College,Beijing 102202,China）

ObjectiveTo investigate the statistical method of tri-allelic patterns of STR loci.MethodsThe DNAs of venous blood and blood stain samples from 8846 unrelated individuals were extracted using magnetic bead method,and STR genotypes were determined by multiplex fluorescent amplification and capillary electrophoresis and analyzed using GeneMapper ID v3.2 software.The genotype frequency and allele frequency of trizonal were determined by direct counting and formula,respectively,in order to deduce the formula of trizonal in paternity test and individual recognition.ResultsOf the 8 846 individuals,four tri-alleles and three tri-genotypes were detected.The multiplying of allele frequency and actual rate showed significantly statistical difference.The formula of trizonal in paternity test and individual recognition was successfully deduced.ConclusionThe frequency of the two alleles inherited as a whole in the population could be calculated by multiplying the frequencies of each allele in the tri-allelic patterns.

forensic genetics;statistics;STR;tri-allelic patterns

DF795.2

10.3969/j.issn.1004-5619.2013.06.011

1004-5619（2013）06-0444-03

2013-08-01）

（本文编辑：李成涛）

刘莹（1976—），女，山东聊城人，硕士，副主任法医师，主要从事法医物证学研究；E-mail：snow.ly@163.com