X染色体STR基因座在同胞亲缘鉴定中的应用
作者：吴淑珍，林刻智，张洪勤
【摘要】 目的:探讨X染色体STR基因座独特的遗传方式在同胞亲缘关系鉴定中的应用。方法:应用聚合酶链式反应（PCR）、聚丙烯酰胺凝胶电泳及银染显带技术对1名未知女性个体与3名已知同胞兄妹的22个基因座进行分型，并对线粒体D环高变区作序列测定。结果:得到具有排除价值的2个X染色体基因座（DXS7132、DXS6804）和4个常染色体基因座（D1S549、D2S441、D16S539、D5S818），否定了未知个体与3名同父同母兄妹的亲缘关系。结论:X染色体基因座在男性的基因组中呈单倍型形式存在，特别适用于法医学实践中在父母缺如情况下姐妹之间的亲缘鉴定。
【关键词】 法医物证学；X染色体；短串联重复序列；同胞亲缘鉴定
Abstract: Objective:To study the application of specific genetic pattern of X-chromosome STR loci in siblings' identification. Methods: 22 STR loci of whole blood of suspicious one and three siblings were examined with polymerase chain reaction (PCR), PAGE and silver staining technique, and the hypervariable region of the mitochondrial D-loop were sequenced. Results: Two X-chromosome STR loci（DXS7132、DXS6804）and Four autosomal STR loci（D1S549, D2S441, 4D16S539 and D5S818）have been found, which can be used to exclude the suspicion in siblings' identification. Conclusion: X-chromosome STR loci exist in the male genome in the form of haploid, which is especially useful for forensic science application, such as the siblings' identification in the absence of parents.
Key words: forensic biological evidence; X chromosome; short tandem repeats; siblings' identification
X染色体短串联重复序列(short tandem repeats, STR)广泛分布于真核基因组中，高度稳定且具有高度多态性，在男性的基因组中呈单倍型形式存在，遗传方式独特--父亲的等位基因只能遗传给女儿，所以它具有一些常染色体遗传标记无法比拟的优点，特别适用于法医学实践中在父母缺如情况下姐妹之间的亲缘鉴定，这种独特的遗传方式已引起了一些法医工作者的注意[1，2]。
1 材料和方法
1.1 同胞关系鉴定的案例 由律师事务所委托,对一位未知女性个体与3位已知同胞兄妹之间是否存在同胞亲缘关系进行鉴定。
1.2 样本 每位当事人采静脉血0.5 ml，用5% EDTA抗凝，于-20 ℃冰箱冻存。
1.3 STR基因座的检测 取未知个体（1号）和三名同胞兄妹（2、3、4号）的血样，采用Chelex-100快速法[3]提取基因组DNA后进行扩增:94 ℃预变性3 min，94 ℃ 50 s，58 ℃ 40 s，72 ℃ 40 s，34个循环，72 ℃末次延伸10 min，4 ℃保存。检测位点包括DXS7132、DXS6804、DXS6799等3个X染色体STR基因座和D6S477 、D1S549、D3S1754、D12S391、D12S375、D18S865、D18S535、D7S2846、D16S539、D3S1358、D8S1179、CSFIPO、VWA、D5S818、D19S400、D18S1364、D13S317、D2S441、D20S85等19个STR基因座。扩增产物经6%非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳分离,银染显示电泳谱带，用标准等位基因Ladder确定其基因型。
1.4 线粒体D环高变区DNA序列测定 将1号与2号的线粒体D环高变区DNA经PCR扩增和产物纯化后，委托上海Sangon用双脱氧终止法在ABI公司的3730测序仪上测定序列。
2 结果
2.1 所检测的22个STR基因座分型结果见表1，两个违反遗传的X染色体基因座分析见表2；图1为22个STR基因座中的12个基因座，其中包含6个对于本案亲缘关系的分析判断具有重要价值的基因座。
2.2 比较1号与2号在线粒体D环高变区16020～16423位置上的DNA测序结果，共检出11处碱基序列不相同（表3），仅16217～16327片段上就检出5处碱基序列不同（图2），从而排除两者来自同一母系的可能性。
3 讨论
目前用于判断同胞亲缘关系的方法有常染色体和性染色体STR基因座多态性分析、线粒体测序。常染色体STR基因座具有种类多、分布广、高度多态性、易于检测等优点，但在进行同胞关系鉴定时，由子女的基因型反推父母的基因组合时，至少需提供3名或3名以上子女的样本作参照[4]。如本文提供的样本是1个未知个体和3个已知同胞兄妹，检测19个常染色体STR基因座，反推已知同胞兄妹父母的基因型，共检出具有排除价值的4个基因座：D1S549、D2S441、D16S539、D5S818基因座。根据德国亲子鉴定专家协会认定亲权关系的标准，排除亲权关系应有3个或3个以上的STR基因座排除证据为依据[5]，可以排除未知个体和已知同胞之间存在完全同胞的可能性，但不能排除同父异母或同母异父的半同胞关系。 在一些缺乏双亲的特殊的案例中，如鉴定一个未知女性个体和另一个女性个体是否存在姐妹亲缘关系时，常染色体STR基因座无法排除姐妹关系。
线粒体DNA是位于真核细胞胞质内的环状DNA，由于线粒体呈母系遗传，兄弟姐妹间的线粒体顺序均相同, 故可用于做身源鉴定和同一认定[6]。本研究将2号作为已知同胞兄妹的代表与1号进行比对，测序发现两者在线粒体D环高变区16020～16423位置上有11处碱基序列不相同，排除了同母关系，但不能排除同父关系。另外，线粒体测序有其局限性，与被鉴定人的母亲为同一母系亲属的所有个体，均与其母亲有相同的序列，所以检验结果相同也不能作肯定的结论。
X染色体STR基因座由于其独特的遗传方式，在男性的基因组中呈单倍型形式存在, 并以单倍型遗传给女儿而不遗传给儿子[7]，也就是说，女儿的等位基因只能来源于父亲。因此，X染色体STR基因座最大的应用价值在于可以解决两个女性个体之间是否存在姐妹亲缘关系的案件。例如本文的1号和4号，检测两人的DXS7132、DXS6804基因座，发现两人间没有相同的等位基因，说明她们的等位基因不是来源于同一个父亲，由此得出她们两人不是同父所生的结论。当然，已知同胞中女性个体越多，排除同父关系就越容易，如本文通过3号和4号在X染色体上所共有的等位基因确定父亲的基因型，从而对未知个体做出排除同父关系的判断。
虽然X染色体STR基因座具有高度的多态性，但在同胞亲缘鉴定中只能起到排除同父关系的作用。要准确、快速、有效地进行同胞亲缘关系鉴定，X染色体STR基因座提供的信息还不够充分，必须与常染色体和线粒体等多态性标记相结合，X 染色体STR基因座仅是这些多态性标记的重要补充[2，8]。
【】
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