广东汉族人群20个常染色体STR基因座突变情况的研究

杨璐瑜 杨浩 肖月 张庆辉 胡利平 张茵

摘要：目的：调查20个常染色体STR 基因座在广东汉族人群中的突变情况。方法：收集13413例肯定亲子关系的三联体家系共40239份血斑样本，采用PowerPlex21系统扩增20个STR基因座分型，确定突变等位基因的来源和突变步数，统计各STR基因座发生突变的频率，分析其突变特点。结果：13413例三联体亲子鉴定中观察到530次突变，平均突变率为0.985×10-3（95%CI：0.675-1.435×10-3），突变率最高的基因座是FGA。突变步数有2种，其中一步突变515次（97.2%），两步突变10次（1.9%）;505例三联体仅1个基因座发生突变（95.3%），8 例三联体在2个基因座发生突变（1.5%），3例三联体在3个基因座发生突变（0.6%）;父、母来源突变比率约为 6.6：1。结论：STR基因座等位基因突变现象较为常见，在法医学实践中应高度重视。

关键词：亲权鉴定;短串联重复序列;突变

【中图分类号】D918.9 【文献标识码】A 【文章编号】1673-9026（2021）04-395-02

STR基因座是人类遗传学中重要的遗传标记，已广泛应用于法庭科学中，有关 STR 基因座等位基因突变的情况国内外均有相关报道[1-4]，国内外对于STR 基因座突变率的研究还显示，不同种族与地域的人群之间同一STR基因座的突变率也存在差异，因此获取本地区本民族常染色体STR基因座突变率研究数据尤为重要。本研究采用普洛麦格（北京）生物技术有限公司PowerPlex21试剂盒检测20个常染色体STR 基因座，观察13413 个三联体的遗传传递，调查其等位基因的突变现象和特点，为突变情况下的亲缘关系确定提供理论依据，并为广东汉族人群突变案件的分析提供基础数据。

1材料与方法

1.1案例筛选及突变基因座的确定

113413例肯定亲子关系的三联体共40239份血样本，均为实验室日常司法实践中积累。

参考《亲权鉴定技术规范》（GB/T 37223-2018），本研究对肯定亲子关系的标准设定为：经PowerPlex21系统的20个STR基因座检测，分型结果均符合孟德尔遗传规律，且亲权指数>10000。若出现1-3个基因座不符合遗传规律，经加测其他STR基因座，未发现新的违反遗传规律的基因座或总的违反遗传规律的基因座数目小于4，且亲权指数>10000，亦视为肯定亲子关系。当突变涉及双亲或孩子为纯合子时，用华夏白金试剂盒复核该样本，以确保该个体的基因座没有发生等位基因丢失（Null allele）。

1.2方法

PCR直接扩增STR分型，使用PowerPlex21试剂盒（普洛麦格（北京）生物技术有限公司）;在9700型扩增仪（AB公司，美国）上进行扩增反应。分型检测使用3130XL型基因分析仪（AB公司，美国）进行检测，分型数据用GeneMaPPer ID-X v 1.5软件进行分析，以相应 Ladder 作为分型标准。

当突变涉及双亲或者孩子为纯合子时，用华夏白金试剂盒重测该样本，以确保该个体的基因座没有发生等位基因丢失。

1.3数据统计

采用直接计数法计算CSF1P0等20个基因座特异性的突变率、父源和母源特异性的突变率。突变率以及 95% CI（可信区间）值使用网站（httP：//StatPageS.org/confint.html）方法计算。

2 结果

13413个三联体在20个STR基因座分型中均检见突变。突变的 STR 基因座中，突变率最高的是基因座FGA为1.938×10-3（95%CI：1.5～2.5×10-3），其次是基因座Penta E，为1.901×10-3（95%CI：1.4～2.5×10-3），突变率较低的是基因座TH01，为0.149×10-3（95%CI：0～0.4×10-3）。

发生突变的三联体共有516个，其中505个（95.3%）突变仅发生在1个基因座上，8 个（1.5%）同时在2个基因座上发生突变。3个（0.6%）同时在3 个基因座上发生突变。

在总共536520次等位基因的遗传传递中共检出530次突变，平均突变率为0.985×10-3（95%CI：0.675～1.435×10-3），突变率范围在0.1×10-3（95%CI ：0～0.4×10-3）～1.9×10-3（95%CI：1.5～2.5×10-3）。在 530 次突变中，一步突变515次（97.2%），两步突变10次（1.9%）。一步突变与两步突变之比为51.5：1。各基因座的突变情况详見表 1。

从突变来源上分析，父源突变发生378次，母源突变发生57次，不能确定来源的突变发生95次，父源与母源突变比例约为 6.6：1。父源突变率总体而言均高于母源突变（表2）。

3 讨论

3.1 STR基因座特异性的突变率的分析

常用STR基因座的突变率大约在0.1-0.5%。本研究的20个STR基因座的突变率0.01%-0.19%（表1），平均突变率为0.985×10-3，突变率最高的基因座FGA（1.938×10-3）与最低的基因座TH01（0.149×10-3）的突变率相差13倍。

李海霞等[4]对5084例肯定亲权的二联体和三联体亲子鉴定案例进行分析，观察到PowerPlexTM16体系的15个常染色体STR 基因座的突变率为0.011%-0.239%，本研究主要观察与分析了广东汉族人群STR基因座的突变率，两个研究都是中国南方汉族人群，获得的突变率也比较接近。而申琴等[5]对巴西南部群体 13 个CODIS 核心基因座的突变率的调查研究显示，TH01基因座的突变率最低，为4.6×10-5，而FGA基因座突变率最高，达2.4×10-3;与本研究的情况一致。

3.2 父源和母源特异性的基因座突变率的比较

已有大量研究显示，STR的突变表现出性别差异，父源突变约是母源突变的3-5倍，本研究父源与母源突变比例约为6.6：1。虽然目前不同作者的研究结果均支持父源突变多于母源突变，但是美国血库协会的研究显示不同 STR 基因座的父源/母源突变率比值也存在差异，最低为1.25倍，而最高的则达 18.466倍。从表1和表2中可以看出，父源突变率最高的基因座为FGA（1.7×10-3），母源突变率最高的基因座为Penta E（0.30×10-3），父源/母源突变比值最大的基因座为D3S1358（19.0/1），比值最小的基因座为TPOX（1.5/1）。

发生突变的516个三联体中，505个1个基因座发生突变（95.3%），8 个三联体在 2 个基因座发生突变（1.5%），3个三联体在 3 个基因座发生突变（0.6%）。说明STR的突变是独立的，一个STR的基因座的突变并不影响另一个的突变。

综上所述，本研究 20个STR基因座共观察到观察到530 次突变，涉及全部基因座。绝大多数为一步突变，发生在 1个基因座上，父源突变比母源突变约为6.6：1，明显高于目前国内外普遍报道的突变率。本研究的结果将为亲子鉴定亲权指数的计算与亲权相对机会的评判提供理论依据，为不符合遗传规律的亲权鉴定提供理论参考。

参考文献

[1]毕洁，畅晶晶，李妙霞，等.20723例亲子鉴定中19个STR基因座的突变分析[J].法医学杂志，2017（03）：263-266.

[2]Lu D J，Liu Q L，Wu W W，et al.Mutation analySiS of 24 Short tandem rePeatS in ChineSe Han PoPulation[J].Int J Legal Med，2012，126（2）：331-335.

[3]吴薇薇，刘冰，郝宏蕾，等.中国 28 个省/区汉族人群41 个STR 基因座多态性数据分析[J].中国法医学杂志，2016，31（1）：27-32.

[4]李海霞，马晓燕，张晋湘，等.24 个常用 STR 基因座的突变观察与分析[J].中山大学学报（医学科学版），2010，31（1）：13-16.

[5]申琴，倪斌等.湖南地区1013例亲子鉴定中的STR突变位点研究[J].生命科学研究.2009（06）：517-520

作者简介：杨璐瑜 （1987-），女，山西临汾人，硕士，主检法医师，主要从事法医物证司法鉴定，杨浩与杨璐瑜对本文有同等贡献。

杨浩 （1986-），女，内蒙古阿荣旗人，在读博士，主要从事法医物证司法鉴定。

通讯作者简介：胡利平，女，重庆江津人，高级实验师，法医学硕士。一直从事法医物证学的教学、科研与社会服务工作。

基金项目：云南苗族、哈尼族16个X-STR基因座遗传多态性以及法医学应用研究（2018.5-2021.5），教育厅项目，项目编号：2018JS170，项目负责人：胡利平。

1.广东中一司法鉴定中心 广东深圳 518000;2.昆明医科大学法医学院 昆明医科大學司法鉴定中心 云南昆明 650000;3.广东西湖司法鉴定中心 广东惠州 516000