应用多种遗传标记鉴定疑似父子关系的全同胞关系1 例

杨乐，丛欣，陈冲，贾莉，李惠芬，马云龙，石妍

1.哈尔滨市公安局刑事技术支队，黑龙江 哈尔滨 150087；2.北京通达首诚司法鉴定所，北京 100192；3.黑龙江省公安厅刑事技术总队，黑龙江 哈尔滨 150008

1 案 例

1.1 简要案情

2003 年，某镇两名女性（李某、王某）被强奸杀害。2023 年2 月，李某被杀案的犯罪嫌疑人姚某民被抓获。鉴定部门将姚某民的常染色体STR 分型录入全国DNA 数据库进行比对，发现其STR 分型与王某阴道擦拭物中检出的未知男性STR 分型在19 个核心基因座[1]上都能找到至少1 个共有等位基因，结合案发时犯罪嫌疑人的年龄信息，分析认为该案犯罪嫌疑人应为姚某民的父亲。但刑侦部门认为其父亲没有作案时间，故排除了其父亲的嫌疑。后刑侦部门通过走访研判，确定姚某华（怀疑其为姚某民的兄弟）有重大犯罪嫌疑，经DNA 比对确认姚某华为犯罪嫌疑人。为了给案件侦破提供更精准的线索和更有力的证据，刑侦部门采集姚某华和姚某民的血样送检，要求确定两者的亲缘关系。

1.2 检验过程

应用FW-超微量磁珠法DNA 提取试剂盒（长春博坤生物科技有限公司）提取姚某华和姚某民的血样DNA。应用Goldeneye®DNA 身份鉴定系统40A［基点认知技术（北京）有限公司，以下简称“40A”］、STRtyper-27comp 常染色体补充试剂盒（宁波海尔施基因科技股份有限公司，以下简称“27comp”）、AGCU 21+1FS 荧光检测试剂盒（无锡中德美联生物技术有限公司，以下简称“21+1FS”）和MicroreaderTM23sp ID System（北京阅微基因技术股份有限公司，以下简称“23sp”）累计扩增52 个常染色体STR 基因座，应用YfilerTM白金案件版PCR 扩增试剂盒（美国Thermo Fisher Scientific 公司）扩增Y-STR 基因座。扩增产物经3500xL 基因分析仪（美国Applied Biosystems 公司）检测，使用GeneMapperTMID-X v1.6 软件（美国Thermo Fisher Scientific 公司）分析结果。

按照《亲权鉴定技术规范》（GB/T 37223—2018）计算二联体亲权指数（parentage index，PI）和累积亲权指数（combined parentage index，CPI）[2]，按照《生物学全同胞关系鉴定技术规范》（SF/T 0117—2021）计算状态一致性（identity by state，IBS）和累计状态一致性（cumulated identity by state，CIBS）评分[3]，采用ITO 法[4]计算全同胞关系指数（full sibling index，FSI）、累积全同胞关系指数（combined full sibling index，CFSI）、半同胞关系指数（half sibling index，HSI）和累积半同胞关系指数（combined half sibling index，CHSI）。从上述52 个常染色体STR 基因座中挑选出PowerPlex®16 系统（美国Promega 公司）所含的15 个基因座，统计等位基因全不同的基因座数和半相同的基因座数，将数据代入全同胞-半同胞-无关个体判别函数公式[5]，得到D全同胞、D半同胞和D无关个体值。

线粒体DNA（mitochondrial DNA，mtDNA）高变区（hypervariable region，HVR）Ⅰ～Ⅲ由生工生物工程（上海）股份有限公司完成测序。采用Chromas v2.6.6软件（澳大利亚Technelysium公司，https://technelysium.com.au/wp/chromas/）并对照修订的剑桥参考序列（revised cambridge reference sequence，rCRS；https://www.mito map.org/MITOMAP/HumanMitoSeq）对mtDNA HVR Ⅰ、HVR Ⅱ和HVR Ⅲ进行序列分析。

1.3 检验结果

1.3.1 常染色体STR 分型结果

应用4 款试剂盒（40A、27comp、21+1FS、23sp）累计扩增52 个常染色体STR 基因座（包含19 个核心基因座和10 个优选基因座[1]），结果见表1。当联合应用2 款试剂盒（40A、27comp）累计扩增47 个常染色体STR 基因座时，姚某民和姚某华在每个基因座上都能找到至少1 个共有等位基因；当联合应用3 款试剂盒（40A、27comp、21+1FS）累计扩增49 个常染色体STR基因座时，除D10S2325外，姚某民和姚某华在每个基因座上都能找到至少1 个共有等位基因；当联合应用4款试剂盒（40A、27comp、21+1FS、23sp）累计扩增52个常染色体STR 基因座时，除D10S2325和D20S470外，姚某民和姚某华在每个基因座上都能找到至少1 个共有等位基因。

表1 姚某民和姚某华52 个常染色体STR 基因座的分型结果Tab.1 Typing results of 52 autosomal STR loci of YAO Mou-min and YAO Mou-hua

根据常染色体STR 分型结果，计算得到4 款试剂盒不同组合方式下姚某民和姚某华的CPI、CIBS、CFSI 和CHSI，结果见表2。其中，联合应用4 款试剂盒（40A、27comp、21+1FS、23sp）时，CPI 为1.48×1018，CIBS 为72，CFSI为1.44×1028，CHIS 为2.97×1017，CFSI＞CPI＞CHSI。

表2 4 款试剂盒不同组合方式下姚某民和姚某华的CPI、CIBS、CFSI和CHSITab.2 CPI，CIBS，CFSI and CHSI of YAO Mou-min and YAO Mou-hua under different combinations of 4 kits

使用判别函数公式计算得到姚某民和姚某华的D全同胞为20.249，D半同胞为17.888，D无关个体为10.389，D全同胞＞D半同胞＞D无关个体。

1.3.2 Y-STR 分型结果

姚某民和姚某华的38 个Y-STR 分型结果相同。基于Y-STR 父系遗传的特点，提示两名被鉴定人符合同一父系遗传规律。

1.3.3 mtDNA HVR 测序结果

姚某民和姚某华的mtDNA HVR 序列相同。基于mtDNA 母系遗传的特点，不排除两名被鉴定人来自同一母系。

1.3.4 鉴定意见

倾向于认为两名被鉴定人为全同胞关系。

2 讨论

全同胞关系鉴定是指同父同母的兄弟姐妹之间的鉴定，是复杂亲缘关系鉴定的主要类型之一。近年来，全同胞关系鉴定在命案积案攻坚行动中发挥着越来越重要的作用。

根据孟德尔遗传定律，全同胞个体间没有共有等位基因的概率为1/4。然而在本例检测的52 个常染色体STR 基因座中，只有2 个基因座（D10S2325和D20S470）没有共有等位基因，这种情况在全同胞关系鉴定中是罕见的。当检测系统为47 个常染色体STR 基因座时，两名被鉴定人在每个基因座上都能找到至少1 个共有等位基因（符合父子关系的遗传规律），CPI 为2.83×1021，CIBS 为67（＞阈值47），CFSI 为6.61×1024，CHSI 为1.14×1015。当检测系统为49 个常染色体STR 基因座时，发现D10S2325不符合父子关系的遗传规律，姚某华的分型为10，14，姚某民的分型为13，如果考虑突变，则为14 到13 的一步突变，此时CPI 下降至8.76×1019，CIBS 为69（＞阈值49），CFSI为3.30×1025，CHSI 为2.54×1015，CFSI＞CPI＞CHSI。当检测系统为52 个常染色体STR 基因座时，又发现D20S470不符合父子关系的遗传规律，姚某华的分型为10，姚某民的分型为13，15，如果考虑突变，则为10到13的三步突变，此时CPI持续下降至1.48×1018，CIBS为72（＞阈值53），CFSI 为1.44×1028，CHSI 为2.97×1017，CFSI＞CPI＞CHSI，尽 管CPI＞104，但考虑到D10S2325和D20S470同时发生突变，且D20S470发生三步突变的情况罕见[6]，结合mtDNA HVR 测序结果综合分析后，倾向于认为两名被鉴定人为全同胞关系。本例的鉴定结果表明，随着检测的常染色体STR 基因座数量增多，真实的亲缘关系指数将增加。提示我们，当使用全国DNA 数据库进行比对时，如果发现两个体STR 分型在每个基因座上都能找到至少1 个共有等位基因，在没有年龄、籍贯、户籍地等信息的情况下，不能轻易认定二联体亲子关系，条件允许时，应根据需要补充更多数量的常染色体STR 基因座、性染色体STR 基因座和mtDNA HVR 等多种遗传标记，检测结果相互验证和补充；需采用多种判断方法，计算判别函数值、CPI、CIBS、CFSI 和CHSI 等，综合分析后，才能获得可靠的鉴定意见。

《生物学全同胞关系鉴定技术规范》规定，补充的STR 基因座的DP 值要大于0.9 或检测系统所含STR基因座的平均DP 值不低于0.9[3]。研究[7]表明，若补充的STR基因座大部分DP值小于0.9时会造成误判。本例所选择的4 款试剂盒（40A、27comp、21+1FS、23sp），其平均DP 值依次为0.928、0.921、0.937 和0.937，完全满足平均DP 值大于0.9 的要求（平均DP 值的计算方法为检测系统所含STR 基因座的DP 值累加求和后除以STR 基因座的数量，其中D21S2055的DP 值由27comp提供，D10S2325的DP值由21+1FS提供，其余50 个常染色体STR 基因座的DP 值参照文献[8]）。值得注意的是，本例使用的D18S1364、D21S2055、D10S2325、D20S470、D21S1270和D9S9256 个STR 基因座均不在《生物学全同胞关系鉴定技术规范》所推荐补充的STR 基因座的列表中，其DP值分别为0.947、0.974、0.959、0.967、0.944 和0.927。这6 个STR 基因座均具有较高的多态性和鉴定能力，特别是D10S2325和D20S470，在本例的鉴定中发挥了至关重要的作用。

综上，联合应用4 款试剂盒（40A、27comp、21+1FS、23sp）可累计扩增52 个常染色体STR 基因座，其平均个体识别能力为0.925，完全满足《生物学全同胞关系鉴定技术规范》的要求，可用于疑似父子关系的全同胞关系鉴定。