STR基因座三带型等位基因的统计学分析

由于三带型等位基因现象比较少见，若在基因分 型时出现这种现象，需引起重视。 首先应重复实验，排 除 模 板 污 染 、PCR 扩 增 引 起 的 非 特 异 产 物 、 内 标 或 ladder 分型是否正确等问题，然后采用其他扩增体系 验证。若仍为三带型等位基因，才能作出定论，保证鉴 定结论的可靠性。
3讨论
根据目前研究推测，三带型基因座现象产生的机 制有以下几个方面：一是父系或母系同源染色体在减 数分裂时不分离而整体遗传给子代，即三体综合征。 如需证实是否为三体综合征，应采集其静脉血进行血 细胞培养作染色体分析。二是三带型基因现象的产生 可能是同源染色体在减数分裂时出现不等价交换导 致 等 位 基 因 重 复 [3]。 三 是 在 受 精 卵 发 育 阶 段 ，染 色 体 不 分离产生不同基因型细胞组成的嵌合体[4]。 四是双胞 胎可能在子宫内发生胚胎间血液交换，出现三带型等 位基因[5]。 另外，有研究[6]显示，同一基因座在不同人 群中出现三等位基因的模式可能并不相同。
·444·
Journal of Forensic Medicine, December 2013, Vol.29, No.6
STR 基因座三带型等位基因的统计学分析
刘 莹 1，任 贺 2 （1. 北京市公安局法医检验鉴定中心法医物证室，北京 100192； 2. 北京警察学院法医教研室，北京 102202）
产物在 3130 遗传分析仪（美国 AB 公司）进行电泳 检测，采用 GeneMapper ID v3.2 软件分析 STR 基因座。
法 医 学 杂 志 2013 年 12 月 第 29 卷 第 6 期
1.2.4 数据统计与分析 直接计数法检测三带型基因型频率。三带型等位
基因频率通过以下方法推导：假设三带型案件中基因 型为 R/S/T，各等位基因频率分别为 r、s、t，R/S 遗传给 子代。 在缺乏相关数据的情况下，根据统计学原理， 其在群体中发生的频率约为这两个等位基因频率的 乘积。 三带型等位基因频率的计算公式为 PRS=r×s，并 推导三带型统计学分析在亲缘鉴定及个体识别中的 公式。
vWA 130 140 150 160 170 180
A
B
C
A：父 ；B：子 ；C：母
图 2 案例 2 vWA 基因座分型图谱
D21S11
200
220
Leabharlann Baidu
240
图 3 案例 3 D21S11 基因座分型图谱
TPOX
220
240
·445·
图 4 案例 4 TPOX 基因座分型图谱
2.2 统计学分析 2.2.1 三带型等位基因频率的评估
正常人常染色体单个 STR 基因座的分型图谱中 纯合子个体只有 1 个峰，杂合子个体有 2 个峰，一般 情况下不会出现 3 个或多个峰，在极少数情况下单个 STR 基因座出 3 个峰，称为三带型。 目前对三带型案 例的遗传分析报道很少，本研究通过对 8 846 份无关 个体进行三带型等位基因的遗传分析，并探讨 STR 基 因座三带型等位基因的统计学方法。
8 846 份无关个体的静脉血及血痕样本中，共检出 3 种三带型基因型，其中 vWA 及 D21S11 基因型频率 均为 1.13×10-4，TPOX 基因型频率为 2.26×10-4。
以三带型频率最高的 TPOX 基因座（案例 4）为例， 假设 11/12 作为整体一起遗传给子代。 根据方法学中 的公式 PRS=r×s，并参照文献[1]数据，该等位基因的理 论频率为：P11/12=0.287 1×0.022 3≈0.006 4。 经 Poisson 分 布 检 验 ，u=-7.15，P<0.001， 理 论 频 率 与 本 研 究 该 基 因座三带型频率间差异有统计学意义，即 PRS 大于群 体实际频率。如 8/11 或 8/12 作为整体遗传，得出 u 值 分别为-37.34、-10.15，P 值均<0.001。 2.2.2 亲缘鉴定及个体识别中三带型统计学分析
TPOX 270 280 290 300
TPOX 270 280 290 300
TPOX 270 280 290 300
A
B
C
D
A：父；B：子 1；C：子 2；D：母
图 1 案例 1 TPOX 基因座分型图谱
vWA 130 140 150 160 170 180
vWA 130 140 150 160 170 180
成人发生三体综合征的概率很小，本研究不予考
·446·
Journal of Forensic Medicine, December 2013, Vol.29, No.6
虑。 从机制看，本研究中的 4 例三带型等位基因案例 的发生可能与同源染色体不等价交换有关。本研究及 相关文献[6]均提示，位于同 一染色体上 的两个等位 基 因可通过生殖细胞的减数分裂遗传给子代。 同时，在 这 4 个案例中，三带型基因座的各等位基因的相对荧 光强度之比约为 1∶1∶1，说明三个等位基因在血细胞 中的数量是相等的。
1.2 方法 1.2.1 DNA 提取
用磁珠法提取血液样本中的 DNA。 1.2.2 PCR 扩增
亲缘关系鉴定样本用 GoldeneyeTM 20A 身份鉴定 系统［基点认知技术（北京）有限公司］进行复合扩增， 个体识别鉴定样本用 Identifiler Plus 试剂盒（美国 AB 公司）进行复合扩增。进行重复验证时，用磁珠法重新 提取检材，用 AGCU 17+1 STR 荧光检测 试 剂 盒 （无 锡中德美联公司 ）或 GoldeneyeTM 20A 身份鉴定 系统 重新进行复合扩增。反应体系与热循环参数按照各个 试剂盒要求进行。 1.2.3 扩增产物的检测
1 材料与方法
1.1 材料 收集 4 356 例亲缘关系鉴定及 1 521 例个体识别
鉴定案例（共 8 846 份无关个体的静脉血或血痕样本）。
作 者 简 介 ：刘 莹 （1976—），女 ，山 东 聊 城 人 ，硕 士 ，副 主 任 法 医 师 ，主 要 从 事 法 医 物 证 学 研 究 ；E-mail：snow.ly@163.com
亲缘鉴定中，假设母亲基因型为 P/Q，孩子为 Q/R/S，争 议 父 为 R/S/T， 等 位 基 因 频 率 为 p、q、r、s、t。 三联体的该基因座 PI 值可根据文献[2]的方法计算：
PI=t/[2（t+r+s） PRS] 二联体中，如孩子的分型为正常纯合子或杂合 子，或从母亲处遗传两条带，可按正常二联体进行计 算 PI 值。 如孩子从父亲处遗传两条带，根据文献[2]的 计算方法如下： PI>[q/（q+r+s）]2 [t/（t+r+s）]/2PRS 个体识别案件中，基因座的基因型频率按 P=2× r×s×t 计算，在此不再赘述。
本 研 究 中 ，vWA 基 因 座 三 带 型 频 率 的 部 分 评 估 P 值大于 0.05。究其原因，vWA 基因座 21 等位基因的 基因频率为 0.000 7[1]，属稀有等位基因。 本研究 样本 量仅为 8 846 份无关个体，所以 u 值有偏差。 如增加 样本量，应能修正该数值。 事实上，截至 2012 年 11 月 30 日 ，STR 数 据 库 未 发 现 该 基 因 座 有 14/18/21 三 带 型。 因此根据公式 PRS=r×s 得出带有 21 等位基因的三 带型理论频率明显较实际频率高。这一结论在法庭上 更有利于保护鉴定人。较简单的方法是将 2 个等位基 因合为一体用稀有等位基因频率作为其频率来计算 PI 值[7]。
2p
父
8，11，12
子 1 8，11，12
子 2 8，11，12
母
8
2 vWA
12p
父
14，18，21
子
14，18，21
母
14
3 D21S11
21p
血痕 29，30，32.2
4 TPOX
2p
血痕 8，11，12
注：案例 1、2 为亲缘关系鉴定案例，案例 3、4 为个体识别案例
TPOX 270 280 290 300
2结果
2.1 4 例三带型等位基因分型及同染色体基因座分 型结果
8 846 份无关个体的静脉血及 血痕样本中 ，共检 出 4 例三带型等位基因案例，其等位基因分型见表 1， 4 例三带型等位基因分型图谱见图 1~4。
表 1 4 例三带型等位基因分型结果
案例 基因座 基因座定位 检材来源 基因型
1 TPOX
摘 要： 目的 探讨 STR 基因座三带型等位基因的统计学方法。 方法 对 8 846 份无关个体的静脉血或血 痕样本利用磁珠法提取血液 DNA，通过复合荧光扩增和毛细管电泳得到 STR 基因型，采用 GeneMapper ID v3.2 软件分析 STR 基因型，并通过直接计数法检测三带型基因型频率，公式计算三带型等位基因频率，并 推导三带型统计学分析在亲缘鉴定及个体识别中的公式。 结果 8 846 份样本中，共检出 4 例三带型等位 基因和 3 种三带型基因型，且发现等位基因基因频率的乘积与实际发生率差异具有统计学意义，并成功推 导出三带型在亲缘鉴定及个体识别中的公式。 结论 三带型等位基因某两个等位基因作为整体在群体中 遗传的频率可用这两个等位基因频率的乘积进行估算。 关键词： 法医遗传学；统计学；短串联重复序列；三带型 中图分类号： DF795.2 文献标志码： A doi： 10.3969/j.issn.1004-5619.2013.06.011 文章编号： 1004-5619（2013）06-0444-03
Statistics Analysis of Tri-allelic Patterns in STR loci
LIU Ying1, REN He2 （1. Department of Forensic Evidence, Forensic Medical Examination Center of Beijing Public Security Bureau, Beijing 100192, China; 2. Teaching and Research of Forensic Pathology, Beijing Police College, Beijing 102202, China） Abstract： Objective To investigate the statistical method of tri-allelic patterns of STR loci. Methods The DNAs of venous blood and blood stain samples from 8 846 unrelated individuals were extracted using magnetic bead method, and STR genotypes were determined by multiplex fluorescent amplification and capillary electrophoresis and analyzed using GeneMapper ID v3.2 software. The genotype frequency and allele frequency of trizonal were determined by direct counting and formula, respectively, in order to deduce the formula of trizonal in paternity test and individual recognition. Results Of the 8 846 individuals, four tri-alleles and three tri-genotypes were detected. The multiplying of allele frequency and actual rate showed significantly statistical difference. The formula of trizonal in paternity test and individual recognition was successfully deduced. Conclusion The frequency of the two alleles inherited as a whole in the population could be calculated by multiplying the frequencies of each allele in the tri-allelic patterns. Key words： forensic genetics; statistics; STR; tri-allelic patterns