山东汉族人群19个STR基因座的遗传多态性

张茂修，韩淑毅，高洪梅，孙善会，肖东杰，刘洋，汪运山

（1.山东大学附属济南市中心医院，山东济南 250013；2.济南迪恩法医司法鉴定所，山东济南 250013）

·技术与应用·

山东汉族人群19个STR基因座的遗传多态性

张茂修1，2，韩淑毅1，2，高洪梅1，2，孙善会1，2，肖东杰1，2，刘洋1，2，汪运山1，2

（1.山东大学附属济南市中心医院，山东济南 250013；2.济南迪恩法医司法鉴定所，山东济南 250013）

目的调查山东汉族人群19个STR基因座的群体遗传学资料，为亲权鉴定提供遗传学数据。方法采用GoldeneyeTM20A试剂盒对山东汉族人群中205例无关个体进行基因分型，得到19个STR基因座的等位基因频率及群体遗传学参数。对IdentifilerTM、SinoFilerTM、PowerPlex®16和GoldeneyeTM20A 4个试剂盒进行比较，并对1例特殊的亲子鉴定案件进行分析。结果获得山东汉族人群19个STR基因座的群体遗传学参数。累积个体识别率（CDP）及累积非父排除率（CPE）从高到低分别为GoldeneyeTM20A、SinoFilerTM、PowerPlex®16、IdentifilerTM试剂盒。对实际案件进行分析，作为二联体，IdentifilerTM试剂盒无被排除基因座，而SinoFilerTM、PowerPlex®16和GoldeneyeTM20A试剂盒均不能排除父子关系。结论与IdentifilerTM、SinoFilerTM和PowerPlex®16 3种试剂盒进行比较，GoldeneyeTM20A试剂盒效能更高，但不能完全满足二联体鉴定的要求。

法医遗传学；短串联重复序列；多态现象，遗传；山东；汉族

短串联重复序列（short tandem repeats，STR）广泛存在于人类基因组，由于具有高度遗传多态性和遗传稳定性而应用于法医学个体识别及亲权鉴定[1]。亲权鉴定系统的累积非父排除率（CPE）对亲权鉴定结论起到至关重要作用。目前大部分商品试剂盒均涵盖了美国联邦调查局推荐的13个CODIS STR基因座，但也有部分试剂盒在此基础上进行了优化，使之更符合某一特定的人群。STR基因座的基因分型在不同民族、不同地区人群中的分布频率也存在差别，因此对每个STR基因座的遗传学评估对保障个体识别及亲权鉴定结果的科学性、准确性至关重要。本研究采用GoldeneyeTM20A试剂盒对205例山东汉族无关个体的19个STR基因座的遗传多态性进行了分析并评估了该试剂盒在个体识别及亲权鉴定案件中的应用价值。

1 材料与方法

1.1 样本

收集205例山东汉族无关个体的样本，均来自日常检案积累。

1.2 试剂

STR扩增试剂盒采用GoldeneyeTM20A试剂盒［基点认知技术（北京）有限公司］，包括常染色体19个STR基因座（D19S433、D5S818、D21S11、D18S51、D6S1043、D3S1358、D13S317、D7S820、D16S539、CSF1PO、Penta D、vWA、D8S1179、TPOX、Penta E、TH01、D12S391、D2S1338、FGA），IdentifilerTM试剂盒（美国AB公司），SinoFilerTM试剂盒（美国AB公司）以及PowerPlex®16试剂盒（美国Promega公司）。

1.3 检验方法

按照文献[2]中Chelex-100法提取DNA。复合PCR扩增按试剂操作说明进行。STR基因座分型采用310遗传分析仪（美国AB公司）进行测序，采用GeneMapper ID v3.2软件进行分析，以GoldeneyeTM20A试剂盒的等位基因标准物（Ladder）作为基因分型参照进行样本STR基因座基因分型。

1.4 统计分析

对205例山东汉族无关个体的19个STR基因座的分型数据采用Cervus 3.0和PowerStats v12软件进行统计分析，分别计算19个STR基因座的等位基因频率、观察杂合度（Ho）、期望杂合度（He）、多态信息含量（PIC）、个体识别率（DP）、匹配率（Pm）、非父排除率（PE）、累积个体识别率（CDP）、累积非父排除率（CPE），并进行Handy-Weinberg平衡分析。

并对GoldeneyeTM20A试剂盒、IdentifilerTM试剂盒、SinoFilerTM试剂盒、PowerPlex®16试剂盒4个试剂盒进行分析比较。

2 结果

表1 山东汉族人群19个STR基因座的等位基因频率（n=205）

2.1 山东汉族人群19个STR基因座的等位基因频率

山东汉族人群19个STR基因座的等位基因分布及基因频率见表1，等位基因频率为0.0024～0.5244。

续表1

2.2 山东汉族人群19个STR基因座的群体遗传学参数

监管工作承担着公路工程建设质量与安全的监督管理功能，但是当前关于这方面的制度制约比较薄弱，对公路工程建设中出现的违法违规等行为的制约与处罚力度不足，容易导致这些违法违规行为发生率上升。尤其是一些施工单位出于自身的利益而擅自偷工减料，引发质量与安全方面的问题，其性质比较恶劣。同时，由于相关法律制度和监管制度的不完善，导致公路工程施工单位对职责划分范围不够明确，容易发生问题出现时的推诿责任现象。

山东汉族人群19个STR基因座的群体遗传学参数见表2。PIC为0.5475～0.9112，其中TPOX最低，Penta E最高；DP为0.788 1～0.982 6，其中TPOX最低；PE为0.246 6～0.721 5，其中TPOX和TH01均低于0.300 0；CDP为0.999 999 999 999 999 999 999 9，CPE为0.999999807。

2.3 4 种试剂盒比较

GoldeneyeTM20A试剂盒同时涵盖了IdentifilerTM、SinoFilerTM和PowerPlex®16 3个试剂盒所有的检测基因座。通过在山东汉族人群19个STR基因座的基因座分型及相关的法医学数据分析基础上，对GoldeneyeTM20A与这3个试剂盒进行比较，发现CDP及CPE从高到低分别为GoldeneyeTM20A、SinoFilerTM、PowerPlex®16、IdentifilerTM试剂盒（表3）。

表2 山东汉族人群19个STR基因座的群体遗传学参数

表3 4个试剂盒CDP、CPE的比较

2.4 案例分析

有1例标准三联体亲权鉴定案例（表4），采用IdentifilerTM试剂盒进行鉴定时，孩子有4个基因座找不到其生物来源（D5S818、D13S317、D8S1179、D2S1338）。如果作为二联体鉴定时，采用IdentifilerTM试剂盒，无被排除的基因座，累积亲权指数（CPI）为2 101.582 4；采用GoldeneyeTM20A试剂盒鉴定时，孩子有2个基因座在被检父找不到其生物学来源，CPI 为0.071 8，不能排除父子关系；采用SinoFilerTM试剂盒和PowerPlex®16试剂盒检测时，均发现孩子在被检父的1个基因座找不到其生物学来源，不能排除父子关系。而作为三联体，以上4种试剂盒均排除被检父与孩子的父子关系。

表4 鉴定案件中的STR基因座的分型结果

3 讨论

STR由单位为2～6bp的重复序列组成，由于在人类基因组中分布广泛、突变率低、稳定遗传、分型方法简便、准确判断分型等特点，广泛应用于法医学DNA鉴定。13个核心CODIS基因座包括D5S818、D21S11、D18S51、D3S1358、D13S317、D7S820、D16S539、CSF1PO、vWA、D8S1179、TPOX、TH01、 FGA，目前法医学实验室采用的商品化试剂盒大多包含了这13个STR基因座[3-4]。

不同民族、不同地区人群中，STR基因座基因型的分布频率也存在差异，影响了日常亲权鉴定中遗传数据的分析及结果的判定。本研究通过对山东汉族人群205例无关个体的19个STR基因座的基因分型结果统计分析，得到山东汉族人群的基因型分布频率为0.0024～0.5244，CDP为0.9999999999999999999999，三联体鉴定CPE为0.999999807，因此包含该19个STR基因座的鉴定系统可满足日常的三联体亲权鉴定需要。

不同试剂盒的比较结果表明，PowerPlex®16 和IdentifilerTM这两个试剂盒的CDP及CPE均低于SinoFilerTM试剂盒。SinoFilerTM试剂盒是在IdentifilerTM试剂盒的基础上去掉了系统效能低的TH01和TPOX基因座，增加了PE高的D6S1043和D12S391[5]。在山东汉族人群中TH01和TPOX均远低于其他基因座，这与相关报道[6-7]一致。基因座Penta D和Penta E作为非核心基因座，目前在法医学上也广泛应用[8-10]。

在日常的二联体鉴定中，由于缺乏孩子生母的遗传信息以及被鉴定人的遗传背景，同时由于可能存在的STR基因座突变，因此需要的STR检测基因座数比三联体鉴定更多。在本研究中发现的1例标准三联体鉴定案例，如果作为二联体进行鉴定时，以上试剂盒除了IdentifilerTM试剂盒外，均至少有1个STR基因座不符合遗传规律。STR基因座虽突变率低，但对二联体亲权鉴定的结果影响很大[11]。作为二联体鉴定需要更多的检测STR基因座[12]。分析以上的鉴定案例，作为二联体，在不增加常染色体的检测基因座或X染色体检测系统的前提下，如把1～2个STR基因座不符合遗传定律作为突变事件，可能作出错误的结论。

综上所述，本研究建立了山东汉族人群19个STR基因座的法医学数据，可用于山东汉族人群的亲权鉴定，同时通过对常用的4种检测试剂盒进行比较，发现GoldeneyeTM20A试剂盒效能最高，但仍不能完全满足二联体鉴定的要求。

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Genetic Polymorphisms of 19 STR Loci in Shandong Han Population

ZHANG Mao-xiu1,2,HAN Shu-yi1,2,GAO Hong-mei1,2,SUN Shan-hui1,2,XIAO Dong-jie1,2,LIU Yang1,2, WANG Yun-shan1,2
（1.Jinan Central Hospital,Shandong University,Jinan 250013,China;2.Jinan Dien Forensic Judical Appraisal Institute,Jinan 250013,China）

ObjectiveTo investigate the genetic polymorphisms of 19 STR Loci in Shandong Han population in order to provide the genetic data for paternity testing.MethodsThe genotypes of 205 unrelated individuals in Shandong Han population were typed by GoldeneyeTM20A kit to get the allele frequencies and population genetic parameters of 19 STR loci.Four kits,IdentifilerTMkit,SinoFilerTMkit,PowerPlex® 16 kit,and GoldeneyeTM20A kit,were compared with each other and used in the analysis of a special paternity test case.ResultsThe population genetic parameters of 19 STR loci in Shandong Han Population were obtained.The cumulative discrimination power（CDP）and cumulative probability of exclusion （CPE）ranked from high to low were GoldeneyeTM20A kit,SinoFilerTMkit,PowerPlex®16 kit and IdentifilerTMkit,respectively.As duo case,the result of the real case showed that IdentifilerTMkit had no excluding loci,and none of the SinoFilerTMkit,PowerPlex®16 kit or GoldeneyeTM20A kit could exclude fatherhood.ConclusionCompared with IdentifilerTMkit,SinoFilerTMkit,and PowerPlex®16 kit,GoldeneyeTM20A kit shows the higher efficiency than the others,but is not completely satisfied for duo cases.

forensic genetics;short tandem repeats;polymorphism,genetic;Shandong;Han nationality

DF795.2

10.3969/j.issn.1004-5619.2013.06.010

1004-5619（2013）06-0440-04

2013-06-03）

（本文编辑：李成涛）

张茂修（1970—），男，山东淄博人，博士，主检法医师，主要从事法医物证鉴定、肿瘤分子生物学研究；E-mail：zhangmaoxiujn@126.com

汪运山，男，教授，博士研究生导师，主要从事分子生物学、免疫学研究；E-mail：sdjnwys@163.com