广西地区1 786例亲子鉴定STR基因位点突变的观察与分析*

何保仁,申卫东,刘学军,周　燕,莫秋红,吴国光

(广西壮族自治区南宁中心血站/输血医学研究所　530007)



广西地区1 786例亲子鉴定STR基因位点突变的观察与分析*

何保仁,申卫东,刘学军,周燕,莫秋红,吴国光△

(广西壮族自治区南宁中心血站/输血医学研究所530007)

[摘要]目的观察和分析17个STR基因位点在广西地区亲子鉴定案件中的突变特点。方法1 786例“不排除”亲子关系的亲子鉴定案例中，三联体1 430例，二联体356例,父母民族为汉族的有1 001例，壮族2 102例，其他民族113例。通过Chelex-100法提取DNA，采用Power Plex®18D System试剂盒进行17个STR基因位点检测，筛查出含STR基因位点突变的案例，统计各STR基因位点突变的特异性、父源和母源特异性及突变率，分析突变的特点。结果17个被检测的STR基因位点中有16个位点观察到突变，共观察到75次突变，其中一步突变73次(97.34%)，二步突变1次(1.33%)，三步突变1次(1.33%)，TPOX点位未观察到突变。突变率为0.031 1%～0.404 2%，平均突变率约0.145 8%。父系来源突变与母系来源突变的比例约5.4∶1.0，差异有统计学意义(P<0.01)。汉族和壮族的突变率差异无统计学意义(P>0.05)。结论STR基因位点突变是亲子鉴定中较为常见的现象，应不断积累STR基因位点突变数据，选择其符合广西人群的遗传特点，及具有高鉴别能力的STR基因位点的遗传标记，以保证鉴定结果的准确可靠。

[关键词]法医物证学；短串联重复序列；亲子鉴定；突变

短串联重复序列(short tandem repeats,STRs)是广泛存在于人类基因组中的一类具有多态性的DNA 序列，核心重复单位2～6 bp[1]。STRs种类多、分布广、多态性高并遵循孟德尔遗传规律[2]，作为遗传标记广泛应用于亲子鉴定中，同时具有较高的突变率，因此在亲子鉴定中应多加关注。本研究通过对1 786例“不排除”亲子关系的亲子鉴定案例进行统计分析，获得了等位基因的突变来源、突变率和民族特点，为中国人群STR基因突变特点提供基础数据，现报道如下。

1资料与方法

1.1一般资料1 786例“不排除”亲子关系的亲子鉴定案例来自广西壮族自治区南宁市阳光法医物证司法鉴定所的日常检测案例，均来自广西各地，其中三联体1 430例，二联体356例。亲子鉴定案例中父母的民族为汉族的有1 001例，壮族2 102例，其他民族469例。送检材料包括全血、血斑和羊水等。

1.2DNA提取采用Chelex-100法提取基因组DNA[3]。

1.3STR基因位点检测采用美国普洛麦格公司生产的Power Plex®18D System试剂盒对17个STR基因位点(TPOX、CSF1PO、D5S818、D7S820、D13S317、FGA、vWA、D3S1358、D8S1179、D18S51、D21S11、TH01、D16S539、Penta_D、Penta_E、D2S1338、D19S433)及1个性别基因位点Amelogenin进行聚合酶链反应(PCR)复合扩增(美国AB公司)。扩增产物通过3130遗传分析仪(美国AB公司)进行毛细管电泳，用Gene Mapper3.2软件对STR基因位点进行分析。

1.4STR突变基因的确定如果17个STR基因位点都符合孟德尔遗传规律，且计算亲权指数(CPI)，CPI>10 000视为“不排除”亲子关系；如果出现1～2个违反遗传规律基因座，则加测其他基因位点，若未发现新的违反遗传规律基因位点或总的违反遗传规律基因座数小于3，且计算CPI>10 000，可视为“不排除”亲子关系，违反遗传规律的STR基因位点被认为是基因突变所致[4]。

1.5STR基因位点突变分析方法按照文献[5-6]的方法判断突变来源。比较子代和亲代的等位基因，在双亲等位基因中，以重复单位相差最小的亲代等位基因作为突变基因来源；如果步数相差相同，则以结构相似的等位基因作为突变基因来源；如果步数相同、结构相似则判断为不能确定。突变步数即为重复单位的增加(+n)或者减少(-n)，如果存在增加或者减少步数相同的则判断为不能确定。

2结果

2.1STR基因突变位点分析1 786例“不排除”亲子关系的亲子鉴定案例中，三联体1 430例，二联体356例，共观察到3 216次减数分裂。1 786例案例中共观察到73例突变，三联体65例，二联体8例。其中71例为父母其中一方有1个基因位点发生突变(97.26%)，1例为两个基因位点同时发生突变(1.37%)，1例为父母各有1个基因位点发生突变(1.37%)。17个被检测的STR基因位点中有16个位点观察到突变， vWA 位点突变率最高，为13次(0.404 2%)，其次D8S1179位点为10次(0.310 9%)，D18S51位点为8次(0.248 8%)，TPOX位点未观察到突变(表1)。

表1　STR基因位点突变率及特点

2.2STR基因位点突变步数在73例突变案例中，共观察到75次突变，其中一步突变73次(97.34%)，二步突变1次(1.33%)，三步突变1次(1.33%)。一步突变中增加1个重复单位(+1)38次，减少1个重复单位的(-1)24次，不确定是增加或者减少1个重复单位的11次；两步和三步突变为分别减少2个(-2)和3个(-3)重复单位。突变等位基因的步数比较，差异有统计学意义(χ2= 207.36，P<0.001)。

2.3STR基因位点突变来源在观察到的75次突变中，60次来源于父系，占80.00%， 11次来源于母系，占14.67%，4次不能确定，占5.33%。父系来源突变与母系来源突变的比例约5.4∶1，差异有统计学意义(χ2=67.634，P<0.01)。

2.4STR基因位点突变的民族特点在观察到的3 216次减数分裂中，父源减数分裂1 643次，其中汉族人群521次，发生突变16次，突变率3.07%，壮族人群1 086次，发生突变43次，突变率3.96%，其他少数民族36次，发生突变1次，突变率2.78%；母源减数分裂1 573次，其中汉族人群480次，发生突变5次，突变率1.04%，壮族人群1 016次，发生突变6次，突变率0.59%，其他少数民族77次，未观察到突变(表2)。经卡方检验分析，汉族和壮族突变差异没有统计学意义(χ2=0.167，P>0.05)，其他民族因收集到的数据较少，不作统计分析。

表2　STR位点突变的民族特点

3讨论

3.1STR基因位点的突变率分析vWA、D8S1179、D18S51等片段较大(核心序列重复次数大于10次)的STR基因位点突变率较高，这可能因为片段越大，多态性越高，发生突变的概率也越大[5,7]。本次研究显示三联体的突变率是4.69%(67/1 430)，二联体的突变率是2.25%(8/356)，三联体的突变率明显高于二联体，这可能是因为二联体缺少父母其中一方的遗传信息，导致部分突变案例没能检出。近年来广东、北京、湖南等[4-12]多地报道了亲子鉴定中STR基因位点突变率及特点，与这些地区报道的数据相比，广西地区人群的STR位点突变率比我国其他地区报道的数据略高，是否有地域特点还有待进一步研究。

3.2STR基因位点的突变模式分析目前多数学者[4-9]认为STR基因位点主要是以逐步突变模式发生，以单个重复单位的增减为主，占90%以上，两个或者更多重复单位改变较少见。本研究结果显示一步突变率为97.34%，明显高于二步和三步突变，与前人报道的结果一致。

3.3STR基因位点突变的性别差异本研究显示父系与母系来源的突变比例约5.4∶1，有显著的性别差异，这与文献[5-10]的报道一致。原因是男性精母细胞逐步分裂成精子的过程中，细胞需要的分裂次数比女性配子细胞成熟需要分裂的次数要多得多[10]。

3.4STR基因位点突变的民族特点本研究显示，父源突变中，汉族3.07%，壮族3.96%，母源突变中，汉族1.04%，壮族0.59%。汉族和壮族的突变率没有明显差别，这与美国AABB2008年度报告结论相似，说明民族对STR

突变的影响较低。

近年来，亲子鉴定案例的增长速度非常迅速，STR基因位点突变对亲子鉴定结果判读的影响越来越受到重视，当出现1～2个STR位点不符合遗传规律时，应当加做其他STR位点进一步确认，并计算CPI值，保证检验结果的准确、科学。因此，每一个亲子鉴定实验室应该准备两种以上不同厂家的常规试剂，以便相互验证以及加做位点。广西是一个多民族地区，各民族又聚集在相对稳定的区域内生活，拥有各自独特的风俗、文化和宗教信仰，为了全面掌握广西人群中亲子鉴定常用的STR基因位点突变规律，各学者应该及时收集广西地区人群的突变案例，详细记录突变来源、突变情况、民族等重要信息，并共享数据。这对寻找符合广西人群遗传特点的、具有高鉴别能力的STR基因位点，丰富中国人群的遗传信息具有非常重大的意义。

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Observation and analysis of STR loci mutation among 1 786 cases of paternity test in Guangxi area*

He Baoren,Shen Weidong,Liu Xuejun,Zhou Yan,Mo Qiuhong,Wu Guoguang△

(Nanning Municipal Central Blood Station/Nanning Research Institute of Transfusion Medicine,Nanning,Guangxi 530007 China)

[Abstract]ObjectiveTo observe and analyze the mutation characteristics of 17 STR loci among the paternity test cases in Guangxi area．MethodsAmong 1 786 cases of "non-exclusion" parentage,1 430 cases were parental triplet and 356 cases were uniparental diad,1 001 persons were Han people,2 102 persons were Zhuang people and 113 persons were other ethnic group in the parents.The genome DNA was extracted by Chelex-100 method．17 short tandem repeat (STR) loci were detected by Power Plex®18D System Kit.The paternity testing containing mutant STR loci were screened out from 1786 cases.The locus-specific,specificity of paternal and maternal，and allele-specific mutation rates were observed and analyzed，respectively．The characteristics of the mutations were studied．ResultsIn total,75 mutations events were observed at 16 of the 17 loci.Among them,73 (97.34%) times were one step mutation,onece(1.33%) was two-step mutation,and once(1.33%) was three-step mutation,no mutation was found at the TPOX locus.The mutation rates ranged 0.031 1%-0.404 2%,and the mean mutation rate was 0.145 8%.The proportion of the paternal mutations and the maternal mutations was 5.4∶1.0，the difference had statistical significance(P<0.01).and the mutation difference between Han people and Zhuang people had no statistical significance(P>0.05).ConclusionSTR loci mutation is common phenomenon in paternity test．The data of STR loci mutations should be constantly accumulated for selecting the genetic characteristics in line with the Guangxi population and the genetic markers of STR loci with high identification ability to ensure accurate and reliable identification results.

[Key words]forensic physical evidence；short tandem repeat sequence；paternity test；mutation

doi:论著·临床研究10.3969/j.issn.1671-8348.2016.09.012

* 基金项目：南宁市科学研究与技术开发计划项目(201003048C-1)；广西卫生厅自筹经费科研课题(Z2010196)。

作者简介：何保仁(1976-)，硕士，助理研究员，主要从事法医物证学和人类遗传学研究。△通讯作者，E-mail：guangwu@szonline.net。

[中图分类号]D919.4

[文献标识码]A

[文章编号]1671-8348(2016)09-1190-02

(收稿日期：2015-09-15修回日期：2015-12-22)