在过去的十年间,二代测序方法和平台日趋完善,数据准确度显著提升,在临床领域如疾查、诊断、遗传分析等方面应用广泛。与此同时,领域也开始关注二代测序,通过运用二代测序技术,基于一次实验、一份微量生物检材就可以同时获得STR、SNP、Indel和mRNA等各种类型的遗传标记信息,这是现有一代测序平台所无法做到的大量遗传标记信息的获得,为遗传领域带来了新的突破和契机。
什么是STR?
STR即短串联重复序列(short tandem repeat),也称微卫星DNA(microsatellite DNA),是以2~6个碱基作为心单位,重复串联形成的一类DNA序列。整个人类基因组中平均每kb就存在一个STR,目前已发现超过7000个。由于STR心单位重复数目在个体间呈现高度差异性且数量丰富,构成了其遗传多态性。
STR有何优势?
STR基因座除高度多态性外,还具有突变率低、鉴别能力强、检测易于标准化等优点,目前上通用的打击违法犯罪的DNA数据库也多数基于STR基因座而建立。
STR检测
目前实践中STR基因座分型多采用荧光标记的PCR-CE技术,也是STR分型技术的金标准。PCR-CE技术具有极高的分辨率,即使心序列相差一个重复次数也能成功分型;并且检测结果分型图谱直观、易于分析。
但是,PCR-CE分析存在一些不可避免的问题:
1、PCR-CE技术分析的仅为基因序列长度的多态性,对于序列内碱基的差异无法分辨;
2、对于混合检材分析,不同来源检材含量的比例相差悬殊时,PCR-CE往往检测不到混合物中量少的检材;
3、图谱分析中经常会遇到一些影响分型甚至导致错误分型情况,如等位基因分型标准物命名错误、内标识别错误、图谱中基线的跳跃和摆动、stutter峰、off-ladder峰等。
NGS技术的诞生,很好的解决了PCR-CE在STR检测中出现的上述问题:
1、NGS进行STR分析更为精细化,可准确检测DNA序列,展示STR等位基因心序列和侧翼序列的真实差异。通过NGS测序,可以发现原本经PCR-CE分析是相同基因型的STR基因座,其实是不同的基因型。这也表明若实现同等的分辨能力,NGS所需的基因座数量更少;
2、对于混合型检测中的微量检材,NGS以其高通量的特性,通过对大量数据的处理和分析,可以灵敏地检测到微量检材的DNA序列;
3、基于一份微量检材的一次实验,NGS在获得STR的同时,还可以获得SNP、Indel、mRNA等各种类型的大量遗传标记信息,而这是现有一代测序平台所无法做到的。从微量的生物检材中挖掘出案件所需要的全部遗传学相关信息,这对于公安实战来说具有无可比拟的吸引力。
案例分析
目前,NGS技术在学中的应用已经逐步崭露头角。
不久前荷兰阿姆斯特丹的一起性侵案中,专家通过对混合检材进行分析检测,成功获得了嫌疑人的DNA信息,并以此为证据,将罪犯送上法庭。
这起性侵犯罪案件与欧洲、美洲乃至世界其它地的性侵案件类似。更初的案件检材取自受害者的混合样本,Y-STR分析结果表明其可能来源于至少两名男子的22个STR分型。而后通过进一步进行NGS分析,样本的DNA特征与2008年录入荷兰数据库中的一名生于90年的嫌疑人相匹配,更终该男子罪名成立,被判处3年监禁。
虽然在此之前,NGS帮助破获案件的消息也时有报道,但此次是NGS技术次作为证据出现在法庭上,并获得了协商的成功。这表明NGS技术日趋成熟和完善,并已经能够运用到实际案件中。
NGS技术为检测提供了更大的扩展能力、更高的分辨率、更快的检测效率和更可靠的结果。阅微基因自主研发的NGS试剂盒,作为疑难检材的有效辅助手段,能够同时检测29个STR基因座和52个SNP位点,对于微量及降解的DNA有良好的检出率,该试剂盒投入场不久就协助成功破获一起疑难案件。
本报记者 夏修露 赵文
何为Y-STR分型检测?
它是DNA检测技术的一种,通过男性DNA中Y染色体的父系基因检测锁定具有血缘关系的族群男性。
利用父系基因圈定家族
据介绍,Y-STR技术只需要微量DNA样品就能实现,用于检测的生物检材,从嫌疑人的血迹、毛发、体液甚至吸过的烟头中都可以提取。
记者了解到,近些年来,全国各地公安机关开始建立DNA数据库,Y-STR技术在很多陈年旧案的侦破上起到了作用。早在20年,我省公安机关就曾利用该项鉴定技术侦破案件。
大多用于亲缘关系鉴定
“我也关注了这个案子,也看到了很多媒体报道,有媒体在报道中将Y-STR鉴定称作Y-DNA鉴定,把Y-STR鉴定理解为亲子鉴定,这些说法并不准确。”作为一个从业年的鉴定人,四川鉴定所所长吴峰向记者介绍。
吴峰说,Y-STR技术更早在95年就开始运用了。2000年DNA测序仪推出之后,这项技术开始在更加广泛的领域运用。Y-STR鉴定用得更多是在大众所熟知的亲缘关系鉴定。亲子鉴定包含常染色体-STR鉴定和Y染色体-STR鉴定。通常情况下,亲子鉴定采用常染色体-STR鉴定,Y-STR鉴定作为辅助手段。“Y染色体鉴定通常能指明方向,缩小范围,在我国使用的情况还比较多。”吴峰说,由于国内是父系社会,以前很多同姓氏的人都住在一起,比如农村地的高家村、李家沟这样的地方,往往就是一个同姓氏的大家族。”吴峰说,因此,在认祖寻根上,也常常利用这项技术。如你认为你是曹操的后代,那么你可以通过Y-STR鉴定来确认你和曹操现有的后人是否属于同一个父系,以此来认定你是不是曹操的后人。
吴峰说,由于建立DNA数据库涉及个人,所以数据库都由公安机关建立并进行管理。但他同时表示,目前全国对于Y-STR数据库的建设规范并没有统一的标准,都是各个省份自己制定标准。
我省早已开始使用该技术
吴峰还提到,就四川的情况来看,Y-STR技术从前些年开始,已经常常用在交通事故的鉴定中,他所在的鉴定所,就多次协助交警部门进行此类鉴定。
今年3月,成南高速距南充出口7公里处发生一起严重的多车追尾交通事故,造成2人死亡,3人受伤。事故起因是因为前方堵车且下雨滑,一辆货车刹不住车,造成7车连环追尾。其中一辆捷达轿车受前后两方大货车挤压,驾驶和副驾驶严重变形,司机与副驾驶乘客当场死亡且无法辨认死者身份。
接到南充交警的委托后,四川鉴定所赶到现场,对现场进行勘查,提取死者的生物检材。通过副驾乘客的生物检材,与认领亲属进行亲子鉴定,并通过常染色体STR检测的方法确认了身份。
而疑似李某的司机由于认领的亲属中不存在具有亲生血缘关系的家属(李某无子女,无兄弟姐妹,父母去世),所以只能通过与李某的堂哥李某某进行Y-STR检测,以确定两者是否具有同一父系亲缘关系。更后,通过对两者24个Y染色体STR基因点位的比对,认为DNA分型一致属于同一父系家族,综合确定了驾驶员的身份,为交通事故的处理和后期赔付工作提供了有力证据。
案例
Y-STR圈出凶手家族
大英县双尸命案告破
夫妻二人半夜被刺身亡,案发现场留下的唯一线索,是一滴人的血迹。然而由于当时刑侦技术有限,案件侦破一度陷入僵局。
宁静小镇突发双尸血案
2002年8月日凌晨,大英县河边镇发生一起命案。居住在正西街的肖明夫妇,被人用利器刺死在自家经营的家电铺子里。现场血流遍地,惨不忍睹,而凶手早已逃之夭夭。
如此惨烈的案件在当地前所未有,一时间全县人心惶惶,镇上居民更是如坐针毡。
参加现场勘查的民警介绍,两名被害人身上到处是鲜血,有多处利器造成的伤口。除了一个背包和一件上衣,民警只提取到一滴人的血迹,除此之外再无其他有价值线索。
十多年间,警方每得到一丝线索都会前去实查证,但始终无功而返。
Y-STR缩小“包围圈”
随着科技发展,刑侦技术手段也不断更新。20年,遂宁通过Y染色体家系排查设备,从嫌疑人留下的血迹中获取了常染色体及Y-STR分型。
Y-STR技术可以直接锁定到与其有血缘关系的整个家族。也就是说,只要家族中的任何一个男性的血液与其吻合,就可以百分之百断定凶手就在这个家族中。
刑侦技术人员对案件反复研究后认为:采用Y-STR家系排查法,缩小侦查范围,不失为一种更为有效的办法。当地警方随即抽调50余人,根据历年收集的线索划域开展家系调查,在1个多月内采集了9000余份血样,进行Y系排查。
大海捞针的工作终于找到了头绪。仅用7天时间,警方便从这近万份的血样中分离出了嫌疑人所在的家族——河边镇覃姓家族,这个家族的男子与现场血样的Y-STR基因分型一致。
祖孙关系鉴定是通过对人类遗传标记的检测,根据遗传规律分析,对有争议的祖父母与被检孩子之间是否存在生物学祖孙关系进行鉴定。做祖孙关系鉴定前,建议先。
依据参照亲缘个体的多少,祖孙关系鉴定至少包括以下几种情形:
生母、祖父、祖母同时参与下被检孩子与祖父、祖母间的祖孙关系鉴定;
生母、祖父(或祖母)参与情形下被检孩子与祖父(或祖母)间的祖孙关系鉴定;
祖父、祖母同时参与情形下被检孩子与祖父、祖母间的祖孙关系鉴定;
祖父(或祖母)与被检孩子间的祖孙关系鉴定。
本文中的祖孙关系鉴定特指生母、祖父、祖母同时参与鉴定下被检孩子与祖父、祖母间的祖孙关系鉴定,该对争议祖父母,要么双方都与孩子存在祖孙关系,要么都不是孩子的祖父或者祖母。
鉴定意见
鉴定意见是依据 DNA分型结果,对被检孩子与祖父母间否存在生物学祖孙关系作出的判断。
实验使用的遗传标记平均非祖父母排除率应不小于 0.9999、平均非祖父母排除率的计算见 4.1、
为了避免潜在突变影响,任何情况下都不能仅根据一个遗传标记不符合遗传规律就作出排除意见。
任何情况下都不能为了获得较高的祖孙关系指数,将检测到的不符合遗传规律的遗传标记删除。
在满足 6.2~6.4的条件下,累积祖孙关系指数大于 10000时,支持被检测夫妇是孩子生物学祖父母的设。
在满足 6.2~6.4的条件下,累积祖孙关系指数小于 0.0001、支持被检测夫妇不是孩子生物学祖父母的设。
争议的祖父母与被检孩子间存在生物学祖孙关系。
若不能确定生母与被检孩子间的生物学母子关系,则本规范不适用。
据当前对亲子关系鉴定的研究结果,常染色体及性染色体 STR基因座在减数分裂过程中的平均突变率( μ)相似,μ=0.2%。
虽然祖孙间经过了两次减数分裂,但两次减数分裂均突变的可能性很小,不需分别考虑由祖父母到生父、生父到孩子两次减数分裂过程中均突变的可能,可根据祖孙等位基因之间的步数判别突变的等位基因,步数更小者才考虑突变。
祖母与孙子 /女间的平均一步突变率按 0.2%的 3.5分之一计算。一般也不考虑祖父和祖母同时突变的可能性。
对于补充检验的 Y-STR或 X-STR检测结果,建议仅对 Y或 X染色体特殊的遗传规律进行描述性分析,判断是否符合同一父系(被检孩子为男性时)或是否符合祖母与孙女(被检孩子为女性时)的遗传规律。
不推荐仅依据补充检验的Y-STR或 X-STR基因座检测结果出具明确的生物学祖孙关系鉴定意见,应以常染色体 STR的结果作为出具鉴定意见的主要依据
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亲子鉴定,爷孙,关系,鉴定,遗传
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