X染色体遗传标记在法医遗传学中的研究和应用

余政梁，张 建，尚 蕾，王 乐，李万水，刘 超

1公安部物证鉴定中心，北京 100038；2广州刑事科学技术研究所，广东 广州 510030

人类X染色体是中等大小的亚中着丝粒染色体，长约153 Mb，其中编码基因约为1100个，约占人类基因组5%，其中部分基因编码的蛋白参与了性发育，但大部分与之无关。2005年完成了人类X染色体的测序工作，为X-STR的研究奠定了坚实的基础[1]。X染色体特殊的遗传方式使得X染色体STR基因座具有伴性遗传的特征，因此在特殊的亲缘关系中可以作为对常染色体STR、Y-STR和线粒体DNA的重要补充[2]，特别是在战争遇难者及历史人物亲缘关系的鉴定中备受关注[3]。目前已有至少39个X-STR基因座应用于法医学实践[4]，根据X-STR基因座的遗传特点，XSTR基因座可以应用于父女鉴定、母子鉴定、同胞、半同胞、隔代亲缘关系、乱伦等特殊亲缘关系鉴定案件中[5]。

1 X-STR的研究现状

X-STR的研究一般遵循一定规律，其中复合扩增体系的构建、遗传学参数的研究、突变率及连锁不平衡的研究最为常见。传统的X-STR检测方法是一代测序，使用最多的复合体系是Qiagen的Argus X-12[6]，表1统计了Argus X-12，AGCU X19，Microreader 19X的基因座种类及其核心重复碱基数，发现共同的基因座共有4个，分别为：HPRTB、DXS10079、DXS10135、DXS7423，我国还未确定X-STR核心基因座位点，因此不同复合体系间X-STR基因座位点差异较大。

目前可以在X-STR数据库[7]（http://www.chrxstr.org/）进行人群遗传学参数的计算，而等位基因分型和基因频率的研究又是其中最基础的部分，不同等位基因的基因频率需要根据不同地区和人种进行计算和统计，因此目前大量研究是针对X-STR不同复合体系的遗传多态性研究，国内研究的种族人群覆盖浙江汉族[8]、广东汉族[9]、河南汉族[10]、桂林汉族[11]、新疆维族[12]等, 国外也有很多学者对X-STR的遗传多态行进行了系统全面的研究[13-15]。研究XSTR的突变率发现X-STR基因座的突变率与常染色体STR相近，约为2.09×10–3[16]。

表1 部分体系中X-STR基因座的种类及其核心重复碱基数

连锁不平衡即在遗传过程中不同基因座上的等位基因没有按照孟德尔自由组合定律的随机原则组合，X-STR基因座均位于同一染色体上，当两个XSTR基因座的物理或遗传距离很近时，必须考虑两个基因座连锁遗传的可能性，在亲缘关系鉴定中，若存在连锁则要以单倍型来统计各种频率，不能简单地将各个基因座的频率相乘，因此在实际检案前需要对这些X-STR进行评估。Andreas等[17]研究了8个XSTR的连锁和连锁不平衡现象，进一步证实连锁遗传较常见，并且会影响似然比的计算，Nothnagel等[18]首次在似然比的计算中同时考虑了突变和重组，并对不同连锁群的重组特征进行了研究。

2 X-STR的应用状况

自HPRTB和ARA两个X-STR基因座用于法医学检验以来，越来越多的X-STR位点被开发应用于亲权鉴定的特殊案件中。X-STR基因座在实际应用中已经发挥着越来越重要的作用，在一些特殊复杂疑难亲缘关系鉴定中，X-STR具有独特的价值，比如： 父亲-女儿之间的关系鉴定（尤其是缺少母亲样本的二联体鉴定），由于父亲的X染色体一定会遗传给女儿，可以提供比常染色体更加直观的信息；同父同（异）母同胞姐妹关系鉴定：同父同母的的全同胞姐妹或者同父异母的半同胞姐妹之间必然拥有来自父亲的相同X染色体，若检测出两姐妹间没有相同的等位基因，排除突变情况，可以直接认定两姐妹非同一父亲所生。而仅凭常染色体提供的信息则无法直接判断；祖母-孙女之间的关系鉴定（缺少祖父、母亲样本时）：祖母的两条X染色体会随机遗传1条给孩子的生父，而父亲这条X染色体会遗传给孙女，所以可知祖母和孙女在每个X-STR基因座均应拥有1个相同的等位基因，可依据这一遗传规律来明确祖母-孙女关系；姑-侄女、姨-外甥、舅-外甥等关系鉴定（缺少父、母亲样本和祖父、母样本时）：可以采用X-STR对于争议祖父（母）的其他几个确定的儿子或女儿进行姑-侄女、姨-外甥、舅-外甥等关系的分析，增加信息含量。

在国外已经有多位学者进行了深入的研究和探讨，应用15个常染色体和6个X-STR对仅有母亲残骸的母子关系和缺乏父亲的同胞姐妹进行亲缘关系鉴定，X-STR检验可在此类案件中发挥重要作用[19]。应用16个常染色体STR和4个X-STR对同父异母姐妹进行亲缘关系鉴定，显示在此类案件中X-STR可以为鉴定提供依据[20]。在国内，有学者研究报道了联合应用常染色体STR和X-STR遗传标记鉴定亲缘关系[21-22],在一些特殊的案件中，还有学者联合应用了常染色体STR、X-STR和线粒体SNP[23]进行复杂亲缘关系鉴定。在一些重大灾难事故现场，需要做亲缘关系鉴定，传统方法是通过父母子的三联体进行鉴定，在只具备单亲进行亲缘关系鉴定的条件下，可以通过联合检验常染色体STR和X-STR进行亲缘关系鉴定，该技术方案在6.1东方之星沉船事故和8.12天津港爆炸事故中都发挥了重要作用。

二代测序将是X-STR应用的又一平台，目前已有很多二代测序商业化试剂盒，例如，Illumina的Signature试剂盒，其中包含了7个X-STR基因座，通过Signature试剂盒检测4个主要人种777份样本后发现多种基因座的联合应用可以为检验鉴定提供大量遗传学数据，为快速准确获得侦查线索或鉴定结论提供了可能[24]。

3 X-STR的发展及思考

X染色体特殊的遗传方式，决定了X-STR重要的意义在于对其他遗传标记的重要补充。目前国内对X-STR的研究主要包括遗传多态性研究和复杂亲缘关系鉴定，但研究成果带有明显的地域性，中国XSTR的群体数据相对欠缺。在X-STR的研究中各地采用的统计学分析方法不尽相同，一定程度降低了X-STR数据的通用性。在实际应用中，X-STR在复杂亲缘关系的鉴定和重大灾难事故中发挥了重要作用，但由于还未建立X-STR使用指导，X-STR的应用存在着风险和隐患。

X-STR遗传标记未来的发展方向，还是应以实际应用为主，建立相应的使用指导（其中应包括适用前提、技术方案、体系选择、结果研判等），并尽快确定X-STR核心基因座，增加不同复合体系间的兼容性，利于数据间的共享和比对。X-STR检验是对其他遗传标记的重要补充，通过联合常染色体STR、XSTR检验，可以在实际案例中高效、准确地做出判断，为案件侦查提供线索和证据。随着二代测序的兴起，可以考虑在二代测序的平台上同时检测X-STR、常染色体STR、Y-STR等，这样可以一次获得大量遗传学数据，在保证高灵敏度的同时，便于进行综合分析判断，为快速准确获得侦查线索或鉴定结论提供了可能，特别适合一些疑难检材和降解检材。

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