•论著•中国医药导报2021年1月第18卷第2期
周冰燚徐珊珊顾恒李铭臻郑立新银
广东省计划生育科学技术研究所国家卫生健康委员会男性生殖与遗传重点实验室，广东广州510600 ［摘要］目的观察和分析21个短串联重复序列渊STR)基因座在亲子鉴定案件中的突变现象，并探讨该复合扩增分型系统在亲子鉴定中的应用价值。方法收集2016年1月一2019年12月587例亲子鉴定案件的1628份样本，采用Chelex-100法提取样本DNA，用人类STRtyper-21G扩增荧光检测试剂盒进行PCR扩增,3500遗传分析仪电泳分析，用GeneMapperID-X1.3软件进行STR分型。结果587例亲子鉴定案例中三联体443例，二联体114例；排除30例(5.11%)；认定案例557例(94.89%)。557例中观察到19例突变案例共发生20次突变，其中一步突变19次，两步突变1次；父源突变与母源突变的比例为8：1。结论21个STR基因座复核扩增分型系统具有较高的非父排除效能，可满足日常亲子鉴定的需要。同时,STR基因座突变是较为常见的现象，必要时补充检测STR位点以及借助测序等手段以保证鉴定结果的准确性。
［关键词］亲子鉴定；短串联重复序列；突变
［中图分类号］DF79［文献标识码］A［文章编号］1673-7210(2021)01(b)-0020-04
Mutation analysis of21STR loci in587cases of paternity testing
ZHOU Bingyi XU Shans h an GU Heng LI Mingzhen ZHENG Lixin银
National Health Council Key Laboratory of Male Reproduction and Genetics,Family Planning Research Institute of Guangdong Province,Guangdong Province,Guangzhou510600,China
［Abstract］Objective To observe and analyze the mutation phenomenon of21short tandem repeats STR loci in paternity testing cases,and explore the application value of the multiple amplification typing system in paternity testing.
Methods The1628samples from587paternity test cases were collected from January2016to Decomber2019.The template DNA was extracted by Chelex-100method,and amplification of21STR loci was performed using STRtyper-21-G kit.PCR products were separated and detected by capillary electrophoresis in an ABI3500genetic analyzer.
Genotyping was done using allelic ladders provided with the kit and the GeneMapperID-X1.3software.Results Among the587cases of paternity testing,443were triplets and114were doublets;30cases(5.11%)were excluded;557cases
(94.89%)were identified.A total of20mutations were observed in19mutation cases in557cases,including19muta
tions in one step and one mutation in two steps;the ratio of paternal mutation to maternal mutation was8：1.Conclusion The21STR loci review amplification typing system has high non-paternal exclusion performance,which can meet the needs of daily paternity testing.At the same time,STR locus mutation is a relatively common phenomenon.If necessary,supplement detection of STR locus and the use of sequencing to ensure the accuracy of the identification results.
［Key words］Paternity testing;Short tandem repeats;Mutation
短串联重复序列(short tandem repeats,STR)是一-类微卫星DNA，其核心序列的重复单位一般为2~7bp，重复10~70次。由于其多态性高，个体识别能力强，STR分型结果准确可靠、检测灵敏和可重复性好，故在法医学亲子鉴定、个体识别及遗传病连锁分析等方面应用广泛［1-3］o str基因座突变率是评估遗传标记稳定性和亲子鉴定可靠性的指标，不同基因座的突变率不同。STR遗传标记发生突
变，表现为可能的亲属之［基金项目］广东省科技计划项目(2014A070705011)。
银通讯作者间显著的遗传不一致性，可能导致错误的否定亲权关系，增加错判风险。因此，案件鉴定中在计算累积亲权指数时需考虑突变问题冀本研究应用人类STRtyper-21G扩增荧光检测体系对本中心2016年1月—2019年12月的587例亲子鉴定案例的检测结果进行统计分析，评价其在亲子鉴定中的应用价值，并探讨了STR 基因座的突变现象、突变率及突变特征等。
1材料与方法
1.1材料
收集2016年1月一2019年12月587例亲子鉴
20CHINA MEDICAL HERALD Vol.18No.2January 2021
中国医药导报2021年1月第18卷第2期•论著窑
定案例的1628份样本，均来自广东省计划生育专科医院法医物证鉴定中心的日常工作检案。检材包括血痕和带毛囊的毛发。
1.2检测方法
案件样本采用Chelex-100法提取基因组DNA，用人类STRtyper-21G扩增荧光检测试剂盒(宁波海尔施基因科技有限公司)扩增体系扩增后在ABI3500平台上应用GeneMapperID-X1.3软件进行STR分型，该体系共检测20个常染体基因座(D3S1358、TH01、D21S11、D18S51、Penta E、D5S818、D13S317、D7S820、D16S539、CSF1PO、Penta D、vWA、D8S1179、TPOX、FGA、D19S433、D12S391、D6S1043、D2S1338、D1S1656及1个性别基因座Amelogenin)。
1.3统计学方法
案例根据亲权鉴定技术规范(GB-T37223-2018)计算亲权指数(PI)和累积亲权指数(CPI)。本研究采用Excel软件对突变基因座的数量、突变来源、突变步数及重复单位的增加或减少进行统计分析，根据直接计数法得出相应STR基因座突变率，计算公式：STR基因座的突变率=突变STR基因座例数/(双亲案例数伊2+单亲案例数)。
2结果
2.1鉴定案例排除情况
587例亲子鉴定案件中排除30例，占5.11%，包括11例三联体和19例二联体，均为多基因座排除，且都在3个基因座以上。各基因座作为排除基因座的概率见表1。本文应用的STR检测体系中只有D21S11位点未在排除基因座内。
表1各基因座作为排除基因座的概率(n=30)
基因座排除案例数(x)概率(P=x/n)
D3S135890.3000
TH0160.2000
D18S51120.4000后妈的幸福生活
Penta E200.6667
D5S818110.3667
D13S31790.3000
D7S820130.4333
D16S539130.4333
CSF1PO90.3000
Penta D140.4667
vWA130.4333
浙江人口与计划生育条例D8S1179180.6000
TPOX50.1667
FGA190.6333
D19S433210.7000
D12S391200.6667
D6S1043180.6000
D2S1338190.6333vdm
D1S1656110.36672.2鉴定案例认定情况及STR基因座突变分析
587例亲子鉴定案件中认定557例，占94.89%，其中三联体(母-子-父)443例，二联体(父-子或母-子)11
4例，共1000次减数分裂。STR基因座突变情况分析见表2。其中19例案件观察到在20个常染体基因座中的13个位点发生20次突变，以vWA和D12S391位点突变率最高(0.0003)，在7个位点(TH01、D13S317、CSF1PO、Penta D、TPOX、FGA和D2S1338)中没有发生突变。一步突变19次，表现为10次减少1个重复单位,8次增加1个重复单位,1次不确定增加或者减少1个重复单位；两步突变1次，表现为减少2个重复单位。本研究统计16次突变来源于父系，2次突变来源于母系，2次突变不能确定来源于母系或者父系；父源突变与母源突变的比例为8：1。
表221个STR基因座突变情况统计分析(”=557)
STR基
因座
突变突变率一步突变两步突变不能确定
例数(%)+1-1+1/-1+2-2父/母源vWA30.3012000201
D5S81820.2011000200
D16S53910.1001000100
D12S39130.3021000300
约翰邓恩D7S82010.1010000100
D1S165610.1001000100
D19S43310.1001000010
D21S1120.2001100110 Penta E20.2001001200
D18S5110.1001000001
D3S135810.1010000100
D8S117910.1010000100
D6S104310.1010000100
合计20 2.008101011622注：突变率=突变数/(双亲案例数伊2+单亲案例数)。双亲案例443例，单亲案例114例，共557例
3讨论
本研究采用人类STRtyper-21G扩增荧光检测体系进行检测,587例亲子鉴定案例中认定557例(94.89%)，且认定案例的CPI指数均大于10000，提示该系统的结果能够达到认定要求；排除30例(5.11%)，提示该21个STR基因座具有较高的非父排除能力。本研究案例只检测STR分型，提供基因座长度和数量的变化情况，特殊案例或复杂亲缘关系鉴定可补充检测STR位点及借助测序等手段以保证鉴定结果的准确性叫
STR基因座具有高度多态性和高度突变性[5-6]o目前多数学者认为STR基因座突变的机制是复制滑脱或复制滑链错配，突变按照逐步突变模式发生，多步突CHINA MEDICAL HERALD Vol.18No.2January2021|21
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变是通过逐步突变形成的，步数越多，发生突变的机会就越小，且重复的长度和结构以及位点的大小会影响位点的突变率[8-11]o同一位点的不同等位基因由于其重复性不同，突变率可能不同[12]o大量研究报道了许多中国人中不同STR基因座的突变率，超过90%的亲代与子代间单步突变情况是增加或者减少一个重复单位，两个或者更多重复单位改变较少见吐罠本研究统计分析发现19例突变案例发生20次等位基因突变，其中19次一步突变，占95%；1次两步突变，仅占5%；一步突变率明显高于二步突变，这与文献报道一致[20]o STR基因座的突变率会对违反遗传规律案件中亲权指数的计算产生较大
影响，亲子鉴定选用的遗传标记的突变率应低于0.2%的。本研究检测的vWA和D12S391位点突变率最高，均为0.03%。这与以前的研究有一致性[11'22-23]o突变的方向既可以是重复核心的扩增，也可以是压缩。研究报道中国汉族突变方向扩增与压缩比例为1.26:1"〕。本研究结果显示，突变方向扩增与压缩比例为1:1.375(8/11)，可能是由于本研究检测的案例数量不足，观察的突变次数较少的缘故。
STR基因座突变存在性别差异，通常男性突变发生概率高于女性。本研究结果显示，突变来源有明显性别差异，父源突变与母源突变的比例为&1，这与文献报道一致[12'24]o突变率与细胞分裂次数密切相关, DNA复制次数越多，滑动错配的机会越大，男性精子细胞分化经历的细胞分裂次数比卵细胞多10倍，且精子染体中碱基替换的积累也较卵细胞快2倍[12旳，故男性STR突变率更高。
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(收稿日期:2020-07-10) CHINA MEDICAL HERALD Vol.18No.2January2021|43
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