227例疑似常染色体STR基因座突变的回顾分析

穆豪放，徐达，刘滨，黄艳清，王丽娜，张博，陈峰

（1.北京华大方瑞司法物证鉴定中心，北京 101300；2.韶关市公安局刑警支队，广东韶关 512000；3.北京市朝阳区公安司法鉴定中心，北京 100024；4.南京医科大学法医系，江苏南京 210029）

227例疑似常染色体STR基因座突变的回顾分析

穆豪放1，徐达2，刘滨3，黄艳清1，王丽娜1，张博1，陈峰4

（1.北京华大方瑞司法物证鉴定中心，北京 101300；2.韶关市公安局刑警支队，广东韶关 512000；3.北京市朝阳区公安司法鉴定中心，北京 100024；4.南京医科大学法医系，江苏南京 210029）

目的对疑似常染色体STR基因座突变案例进行研究分析。方法从本鉴定中心亲子鉴定案例中整理出疑似突变案例227例进行分析，筛选等位基因突变案例，统计各STR基因座的突变数，计算疑似突变案例的CPI值，分析突变的规律及其特点。结果227例疑似突变案例中有3个案例为排除亲权关系，其余案例共在18个STR基因座位上出现228次突变，每个突变案例的突变基因座数目为1～2个，最多突变步数为四步。3例排除亲权关系案例计算扩增20A试剂盒后的CPI值都<104，标准三联体联合使用20A和10G试剂盒时CPI值全部超过了104，二联体单亲鉴定联合使用20A和10G试剂盒时有99.45%的CPI值超过104。结论STR基因座等位基因突变现象较为常见，当出现疑似突变案例时应增加STR基因座的检测数量，或补充样本为完整三联体，以最大程度地降低误判风险。

法医遗传学；突变；染色体畸变；短串联重复序列；亲子鉴定

短串联重复序列（short tandem repeat，STR）又称微卫星DNA，是目前法医物证中应用最广泛的长度多态性遗传标记，虽然具有高度多态性和遗传稳定性，但也存在遗传突变的情况。据报道[1]，STR基因座发生突变的概率平均约为2.1×10-3。目前国内外广泛使用的PowerPlex®16试剂盒和IdentifilerTM试剂盒能够基本满足个体识别和标准三联体亲子鉴定的需要，但在遇到1个或2个基因座不符合遗传规律疑似突变的案件时，则需检测更多的STR基因座从而判断是否发生了突变。本鉴定中心收集疑似突变案例227例，联合使用GoldeneyeTMDNA身份鉴定系统20A试剂盒［基点认知技术（北京）有限公司，简称20A试剂盒］和STRtyper-10F/G试剂盒（珠海科登生物工程有限公司，简称10G试剂盒）用于疑似突变案件的检测，并对其进行统计分析。

1 材料与方法

1.1 样本

本研究统计的227例疑似突变样本均来自于北京华大方瑞司法物证鉴定中心2010年8月至2012年3月鉴定的案件。疑似突变样本的纳入标准为：使用20A试剂盒扩增后出现1个或2个基因座不符合孟德尔遗传定律。

1.2 STR检测

[2]采用Chelex-100法提取模板DNA，用20A试剂盒扩增检测19个STR基因座，当出现1个或2个矛盾基因座时用10G试剂盒进行复合扩增。反应体系及扩增条件参照试剂盒说明书，两个试剂盒检测的基因座有：D19S433、D5S818、D21S11、D18S51、D6S1043、D3S1358、D13S317、D7S820、D16S539、CSF1PO、Penta D、vWA、D8S1179、TPOX、Penta E、TH01、D12S391、D2S1338、FGA、D18S1364、D13S325、D2S1772、D11S2368、D22-GATA198B05、D8S1132、D7S3048共计26个STR基因座及性别位点Amelogenin。为了避免沉默基因的影响，当疑似突变基因座为纯合子时，使用PowerPlex®16试剂盒（美国Promega公司）和IdentifilerTM、SinofilerTM试剂盒（美国AB公司）进行重复扩增验证[3]，验证数据无误后方可确认疑似突变。

扩增产物用3130遗传分析仪（美国AB公司）进行毛细管电泳，由GeneMapper v3.2软件自动分析基因型。

1.3 突变判定

根据北方汉族人群的相关基因频率资料[4]计算亲权指数（PI）和累积亲权指数（CPI），符合遗传定律的基因座根据通用的方法进行计算；不符合遗传定律的基因座则按照司法部颁布的规范方法[5]计算，突变率μ则采用平均突变率0.002计算。当计算得CPI≥104，有1个基因座不符合遗传规律且突变步长为1个核心序列时，则支持亲权关系即确认疑似突变确为突变；突变步长≥2个核心序列或2个基因座不符合遗传规律时，需要增加检测Investigator Argus X-12试剂盒（德国QIAGEN公司）、Y-filer试剂盒（美国AB公司）、AGCU 21+1 STR试剂盒（无锡中德美联生物技术公司）等进行验证，当没有再增加其他不符合基因座且CPI≥104，则支持亲权关系确认为突变。

2 结果

2.1 排除突变

227例疑似突变案例中二联体鉴定案例有185例，标准三联体鉴定案例有42例。227个案例中有3例最终排除了突变的可能，这3个案例都为二联体鉴定，其中2例为父子鉴定，1例是母子鉴定。只扩增20A试剂盒时，这3例疑似突变案例都发现只有1个基因座不符合遗传规律，并且除了1例突变步长是两步外，其余2例都是一步。当加做10G试剂盒后发现，3例疑似突变案例又都增加了2个基因座不符合遗传规律，经计算CPI值<104，符合排除亲权关系的标准。此外，为了保证鉴定结论的准确无误，还加做Investigator Argus X-12、Y-filer、AGCU 21+1 STR等试剂盒进行验证，结果发现增加了更多的排除基因座，此3例最终排除了突变的可能性。

2.2 突变观察

227例中，有224例发生突变，且在18个STR基因座上观察到228次突变，18个STR基因座发生突变的频次和突变率见表1。有4例（1.79%）出现2个基因座突变，其余220例（98.21%）均出现1个基因座突变。有219例（97.77%）为一步突变，4例（1.79%）为两步突变，1例（0.45%）为四步突变。标准三联体突变来源中父子突变有27例（64.29%），母子突变有8例（19.05%），父母未定突变有7例（16.67%）。

表1 中国北方汉族18个STR基因座的突变频次和突变率（n=9049）

2.3 疑似突变案例CPI值

227例疑似突变案例按照文献[3]计算突变基因座的PI值和CPI值，CPI值的改变情况见表2。其中有1例二联体鉴定检测了20A和10G试剂盒后计算CPI值<104，又加做AGCU 21+1 STR试剂盒，经计算，CPI值≥104，最终确认为突变。

表2 不同试剂盒在二联体和三联体鉴定中疑似突变案例的CPI值统计［例（%）］

3 讨论

现有资料[3，6-8]表明，STR突变是DNA复制滑动的结果，即在DNA合成过程中，聚合酶会从模板上脱离，新合成的DNA链也与模板链发生暂时分离，并可能发生链的滑动，再次互补结合时形成错配的突出环，从而使新合成的DNA链增加或减少一个或几个重复单位即一步突变或几步突变。本研究发现，STR突变多为一步突变（97.77%），一般来说，一步突变占突变总数的90%[7]。根据对标准三联体突变案例的观察，父子突变与母子突变比值为3.375（27例/8例），与文献[9]报道的男性突变率是女性突变率3.5倍的结论相接近。说明突变的发生具有性别倾向，即女性STR基因座在遗传过程中更稳定，而男性STR基因座在遗传过程中更易发生突变。

综合以往报道[3，10]并通过对表1的观察发现，不同的STR基因座其突变率也不相同，扩增片段较大的STR基因座（如vWA、Penta E、D12S391、FGA）更容易发生突变，这可能是因为STR基因座突变率与其多态性的高低有关，重复单位数目多的基因座长度较长，其多态性一般较高，突变率也较高[7]。

用STR基因座进行亲权鉴定时，对符合孟德尔遗传定律的，需计算各基因座PI值和CPI值，看能否达到认定的标准；当有1或2个STR基因座不符合孟德尔遗传定律时，则需要仔细分析，尤其是二联体鉴定，疑似突变的案例很可能不是突变而是排除亲权关系。此类案例在使用20A试剂盒扩增后计算突变基因座的PI值和CPI值，发现其CPI值远小于认定标准，提示加扩其他试剂盒来验证。

作出支持亲权关系结论时，CPI值要求多少，各个实验室之间并没有一个绝对值。在美国血库协会（AABB）认证的实验室中，对最低CPI值的要求为102～105[11]，2010年发布的我国行业标准推荐为104[3]，本中心以我国的行业标准为准。根据本研究统计的227例疑似突变案例的CPI值变化情况，单独使用20A试剂盒时，92.86%的案例CPI值≥104，提示20A试剂盒基本能满足标准三联体鉴定的需要。而在二联体单亲鉴定中，单独使用20A试剂盒时则仅有52.43%的案例CPI值≥104，甚至还有7.03%的案例CPI值≤102。该结论说明，单独使用20A试剂盒并不能完全满足二联体鉴定的要求，仍需进一步增加STR基因座的检测数量（如增加10G试剂盒），或补充样本为完整三联体，以最大程度地降低误判风险。

⑫“Amaritudine”（苦涩），见 Cesare Ripa,Iconologia,Roma，1603，p12.

参考文献：

[1]Brinkmann B，Klintschar M，Neuhuber F，et al.Mutation rate in human microsatellites：influence of the structure and length of the tandem repeat[J].Am J Hum Genet，1998，62（6）：1408-1415.

[2]Walsh PS，Metzger DA，Higuchi R.Chelex 100 as a medium for simple extraction of DNA for PCR-based typing from forensic material[J].Biotechniques，1991，10（4）：506-513.

[3]Lu D，Liu Q，Wu W，et al.Mutation analysis of 24 short tandem repeats in Chinese Han population[J]. Int J Legal Med，2012，126（2）：331-335.

[4]于海龙，储国栋，刘建世，等.北方汉族人群19个STR基因座遗传多态性[J].法医学杂志，2012，28（1）：56-58.

[5]SF/Z JD0105001-2010，亲权鉴定技术规范[S].

[7]吕德坚，陆惠玲.亲子鉴定STR突变的考虑[J].中国司法鉴定，2009，（4）：43-45.

[8]孟庆丽，于卫建，叶萍，等.41例常染色体STR基因座突变的观察与分析[J].中国法医学杂志，2011，26（4）：313-314.

[9]Mutations in paternity[EB/OL].[2012-06-18].http://dnaview.com/mudisc.htm.

[10]Yan J，Liu Y，Tang H，et al.Mutations at 17 STR loci in Chinese population[J].Forensic Sci Int，2006，162（1-3）：53-54.

[11]AABB.Guidance for standards for relationship testing laboratories[M].7th ed.Maryland：AABB，2006：154-157.

Mutation of Suspected Autosomal STR Loci:227 Cases Retrospective Analysis

MU Hao-fang1,XU Da2,LIU Bin3,HUANG Yan-qing1,WANG Li-na1,ZHANG Bo1,CHEN Feng4
（1.Center of Forensic Sciences,Beijing Genomics Institute,Beijing 101300,China;2.Criminal Police Branch, Shaoguan Public Security Bureau,Shaoguan 512000,China;3.Forensic Science Identification Center, Chaoyang District Public Security Bureau,Beijing 100024,China;4.Department of Forensic Medicine, Nanjing Medical University,Nanjing 210029,China）

ObjectiveTo study the suspected autosomal STR loci mutation cases.MethodsA total of 227 suspected autosomal STR loci mutation cases were selected from Center of Forensic Sciences,Beijing Genomics Institute.The allelic mutation cases were screened and the number of mutation of each STR loci was statistically analyzed.The CPI value was calculated in order to study the characteristics and rules of the mutations.ResultsIn the 227 suspected mutation cases,3 cases were excluded paternity,and 228 mutations were observed at 18 STR loci in the rest of the cases.The average number of STR mutation loci was 1-2.The maximum of mutation step was 4.After using 20A amplification kit, the CPI values in 3 non-parentage cases were all less than 104.After using 20A and 10G amplification kits,the CPI values were all larger than 104in all standard parents-child triplet cases and in 99.45%of diad cases.ConclusionThe allelic mutation of STR loci is relatively common in forensic cases.By increasing the number of the required STR loci and supplementing the samples ofthe triplet,the identification errors could be decreased to a great extent when suspected autosomal STR loci mutation occurs.

forensic genetics;mutation;chromosome aberrations;short tandem repeat;paternity testing

DF795.2

A

10.3969/j.issn.1004-5619.2013.03.010

1004-5619（2013）03-0196-03

2012-05-03）

（本文编辑：李成涛）

穆豪放（1981—），男，河北辛集人，主检法医师，主要从事法医物证学研究；E-mail：muhf@genomics.org.cn

陈峰，男，博士，教授，主要从事法医物证学教学及科研工作；E-mail：xjtuchenfeng@gmail.com