X染色體遺傳標(biāo)記在法醫(yī)遺傳學(xué)中的研究和應(yīng)用

余政梁，張 建，尚 蕾，王 樂(lè)，李萬(wàn)水，劉 超

1公安部物證鑒定中心，北京 100038；2廣州刑事科學(xué)技術(shù)研究所，廣東 廣州 510030

人類X染色體是中等大小的亞中著絲粒染色體，長(zhǎng)約153 Mb，其中編碼基因約為1100個(gè)，約占人類基因組5%，其中部分基因編碼的蛋白參與了性發(fā)育，但大部分與之無(wú)關(guān)。2005年完成了人類X染色體的測(cè)序工作，為X-STR的研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[1]。X染色體特殊的遺傳方式使得X染色體STR基因座具有伴性遺傳的特征，因此在特殊的親緣關(guān)系中可以作為對(duì)常染色體STR、Y-STR和線粒體DNA的重要補(bǔ)充[2]，特別是在戰(zhàn)爭(zhēng)遇難者及歷史人物親緣關(guān)系的鑒定中備受關(guān)注[3]。目前已有至少39個(gè)X-STR基因座應(yīng)用于法醫(yī)學(xué)實(shí)踐[4]，根據(jù)X-STR基因座的遺傳特點(diǎn)，XSTR基因座可以應(yīng)用于父女鑒定、母子鑒定、同胞、半同胞、隔代親緣關(guān)系、亂倫等特殊親緣關(guān)系鑒定案件中[5]。

1 X-STR的研究現(xiàn)狀

X-STR的研究一般遵循一定規(guī)律，其中復(fù)合擴(kuò)增體系的構(gòu)建、遺傳學(xué)參數(shù)的研究、突變率及連鎖不平衡的研究最為常見(jiàn)。傳統(tǒng)的X-STR檢測(cè)方法是一代測(cè)序，使用最多的復(fù)合體系是Qiagen的Argus X-12[6]，表1統(tǒng)計(jì)了Argus X-12，AGCU X19，Microreader 19X的基因座種類及其核心重復(fù)堿基數(shù)，發(fā)現(xiàn)共同的基因座共有4個(gè)，分別為：HPRTB、DXS10079、DXS10135、DXS7423，我國(guó)還未確定X-STR核心基因座位點(diǎn)，因此不同復(fù)合體系間X-STR基因座位點(diǎn)差異較大。

目前可以在X-STR數(shù)據(jù)庫(kù)[7]（http://www.chrxstr.org/）進(jìn)行人群遺傳學(xué)參數(shù)的計(jì)算，而等位基因分型和基因頻率的研究又是其中最基礎(chǔ)的部分，不同等位基因的基因頻率需要根據(jù)不同地區(qū)和人種進(jìn)行計(jì)算和統(tǒng)計(jì)，因此目前大量研究是針對(duì)X-STR不同復(fù)合體系的遺傳多態(tài)性研究，國(guó)內(nèi)研究的種族人群覆蓋浙江漢族[8]、廣東漢族[9]、河南漢族[10]、桂林漢族[11]、新疆維族[12]等, 國(guó)外也有很多學(xué)者對(duì)X-STR的遺傳多態(tài)行進(jìn)行了系統(tǒng)全面的研究[13-15]。研究XSTR的突變率發(fā)現(xiàn)X-STR基因座的突變率與常染色體STR相近，約為2.09×10–3[16]。

表1 部分體系中X-STR基因座的種類及其核心重復(fù)堿基數(shù)

連鎖不平衡即在遺傳過(guò)程中不同基因座上的等位基因沒(méi)有按照孟德?tīng)栕杂山M合定律的隨機(jī)原則組合，X-STR基因座均位于同一染色體上，當(dāng)兩個(gè)XSTR基因座的物理或遺傳距離很近時(shí)，必須考慮兩個(gè)基因座連鎖遺傳的可能性，在親緣關(guān)系鑒定中，若存在連鎖則要以單倍型來(lái)統(tǒng)計(jì)各種頻率，不能簡(jiǎn)單地將各個(gè)基因座的頻率相乘，因此在實(shí)際檢案前需要對(duì)這些X-STR進(jìn)行評(píng)估。Andreas等[17]研究了8個(gè)XSTR的連鎖和連鎖不平衡現(xiàn)象，進(jìn)一步證實(shí)連鎖遺傳較常見(jiàn)，并且會(huì)影響似然比的計(jì)算，Nothnagel等[18]首次在似然比的計(jì)算中同時(shí)考慮了突變和重組，并對(duì)不同連鎖群的重組特征進(jìn)行了研究。

2 X-STR的應(yīng)用狀況

自HPRTB和ARA兩個(gè)X-STR基因座用于法醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)以來(lái)，越來(lái)越多的X-STR位點(diǎn)被開(kāi)發(fā)應(yīng)用于親權(quán)鑒定的特殊案件中。X-STR基因座在實(shí)際應(yīng)用中已經(jīng)發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，在一些特殊復(fù)雜疑難親緣關(guān)系鑒定中，X-STR具有獨(dú)特的價(jià)值，比如： 父親-女兒之間的關(guān)系鑒定（尤其是缺少母親樣本的二聯(lián)體鑒定），由于父親的X染色體一定會(huì)遺傳給女兒，可以提供比常染色體更加直觀的信息；同父同（異）母同胞姐妹關(guān)系鑒定：同父同母的的全同胞姐妹或者同父異母的半同胞姐妹之間必然擁有來(lái)自父親的相同X染色體，若檢測(cè)出兩姐妹間沒(méi)有相同的等位基因，排除突變情況，可以直接認(rèn)定兩姐妹非同一父親所生。而僅憑常染色體提供的信息則無(wú)法直接判斷；祖母-孫女之間的關(guān)系鑒定（缺少祖父、母親樣本時(shí)）：祖母的兩條X染色體會(huì)隨機(jī)遺傳1條給孩子的生父，而父親這條X染色體會(huì)遺傳給孫女，所以可知祖母和孫女在每個(gè)X-STR基因座均應(yīng)擁有1個(gè)相同的等位基因，可依據(jù)這一遺傳規(guī)律來(lái)明確祖母-孫女關(guān)系；姑-侄女、姨-外甥、舅-外甥等關(guān)系鑒定（缺少父、母親樣本和祖父、母樣本時(shí)）：可以采用X-STR對(duì)于爭(zhēng)議祖父（母）的其他幾個(gè)確定的兒子或女兒進(jìn)行姑-侄女、姨-外甥、舅-外甥等關(guān)系的分析，增加信息含量。

在國(guó)外已經(jīng)有多位學(xué)者進(jìn)行了深入的研究和探討，應(yīng)用15個(gè)常染色體和6個(gè)X-STR對(duì)僅有母親殘骸的母子關(guān)系和缺乏父親的同胞姐妹進(jìn)行親緣關(guān)系鑒定，X-STR檢驗(yàn)可在此類案件中發(fā)揮重要作用[19]。應(yīng)用16個(gè)常染色體STR和4個(gè)X-STR對(duì)同父異母姐妹進(jìn)行親緣關(guān)系鑒定，顯示在此類案件中X-STR可以為鑒定提供依據(jù)[20]。在國(guó)內(nèi)，有學(xué)者研究報(bào)道了聯(lián)合應(yīng)用常染色體STR和X-STR遺傳標(biāo)記鑒定親緣關(guān)系[21-22],在一些特殊的案件中，還有學(xué)者聯(lián)合應(yīng)用了常染色體STR、X-STR和線粒體SNP[23]進(jìn)行復(fù)雜親緣關(guān)系鑒定。在一些重大災(zāi)難事故現(xiàn)場(chǎng)，需要做親緣關(guān)系鑒定，傳統(tǒng)方法是通過(guò)父母子的三聯(lián)體進(jìn)行鑒定，在只具備單親進(jìn)行親緣關(guān)系鑒定的條件下，可以通過(guò)聯(lián)合檢驗(yàn)常染色體STR和X-STR進(jìn)行親緣關(guān)系鑒定，該技術(shù)方案在6.1東方之星沉船事故和8.12天津港爆炸事故中都發(fā)揮了重要作用。

二代測(cè)序?qū)⑹荴-STR應(yīng)用的又一平臺(tái)，目前已有很多二代測(cè)序商業(yè)化試劑盒，例如，Illumina的Signature試劑盒，其中包含了7個(gè)X-STR基因座，通過(guò)Signature試劑盒檢測(cè)4個(gè)主要人種777份樣本后發(fā)現(xiàn)多種基因座的聯(lián)合應(yīng)用可以為檢驗(yàn)鑒定提供大量遺傳學(xué)數(shù)據(jù)，為快速準(zhǔn)確獲得偵查線索或鑒定結(jié)論提供了可能[24]。

3 X-STR的發(fā)展及思考

X染色體特殊的遺傳方式，決定了X-STR重要的意義在于對(duì)其他遺傳標(biāo)記的重要補(bǔ)充。目前國(guó)內(nèi)對(duì)X-STR的研究主要包括遺傳多態(tài)性研究和復(fù)雜親緣關(guān)系鑒定，但研究成果帶有明顯的地域性，中國(guó)XSTR的群體數(shù)據(jù)相對(duì)欠缺。在X-STR的研究中各地采用的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析方法不盡相同，一定程度降低了X-STR數(shù)據(jù)的通用性。在實(shí)際應(yīng)用中，X-STR在復(fù)雜親緣關(guān)系的鑒定和重大災(zāi)難事故中發(fā)揮了重要作用，但由于還未建立X-STR使用指導(dǎo)，X-STR的應(yīng)用存在著風(fēng)險(xiǎn)和隱患。

X-STR遺傳標(biāo)記未來(lái)的發(fā)展方向，還是應(yīng)以實(shí)際應(yīng)用為主，建立相應(yīng)的使用指導(dǎo)（其中應(yīng)包括適用前提、技術(shù)方案、體系選擇、結(jié)果研判等），并盡快確定X-STR核心基因座，增加不同復(fù)合體系間的兼容性，利于數(shù)據(jù)間的共享和比對(duì)。X-STR檢驗(yàn)是對(duì)其他遺傳標(biāo)記的重要補(bǔ)充，通過(guò)聯(lián)合常染色體STR、XSTR檢驗(yàn)，可以在實(shí)際案例中高效、準(zhǔn)確地做出判斷，為案件偵查提供線索和證據(jù)。隨著二代測(cè)序的興起，可以考慮在二代測(cè)序的平臺(tái)上同時(shí)檢測(cè)X-STR、常染色體STR、Y-STR等，這樣可以一次獲得大量遺傳學(xué)數(shù)據(jù)，在保證高靈敏度的同時(shí)，便于進(jìn)行綜合分析判斷，為快速準(zhǔn)確獲得偵查線索或鑒定結(jié)論提供了可能，特別適合一些疑難檢材和降解檢材。

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