客户发表 | 阅微基因与山西医科大学严江伟团队联合验证19X-STR分型体系
【2021-03-12】
短串联重复序列（STR）已广为人知，并广泛应用于法医科学领域，用于个体识别和亲子鉴定。STR位点不仅在常染色体上，X和Y染色体上也有分布。在男性中，类似于Y染色体，X染色体也是单倍体基因组。如果两个女性有同一条X染色体，则说明他们有同一个父亲。因此，X染色体STR（X-STR）可以作为亲权鉴定和法医案件中的补充工具。
近日，阅微基因与山西医科大学法医学院严江伟教授团队验证了一种新型高效的多重荧光标记19X-STR分型体系，即采用5色荧光标记技术对19个X-STR基因座和一个性别位点Amelogenin进行复合扩增，旨在为法医实验室提供更加灵敏的多重X-STR试剂盒。根据SWGDAM验证准则对19X-STR多重分型体系进行了多项性能和法医参数的测试，测试结果表明该分型系统对于分析法医案件和数据库样本均稳定可靠，并且符合司法部发布的法医物证鉴定X-STR检验规范。相关文章近日发表于Scientific Reports。
本文中，大阅哥将对该多重荧光标记19X-STR分型体系的核心内容及测试结果进行介绍。
灵敏度
由于法医案件样本DNA含量都偏低，所以对于检测体系有比较高的灵敏度要求。如图1所示，本研究进行了模板DNA含量从31.25pg至1ng的灵敏性测试，确定了此多重分析可以检测出全部位点的最低的DNA含量为0.125ng。
图1 不同模板DNA含量灵敏度测试
稳定性
由于法医样品中通常含有抑制剂，因此测试了19X-STR多重体系对三种常见的PCR抑制剂（即腐殖酸、单宁酸和血红素）的耐受性。结果表明，该多重系统可以耐受相当高浓度的抑制剂。当腐殖酸、单宁酸和血红素的浓度分别不高于20ng/μL、15ng/μL和200μM时，可从1ng样本中检测到全部位点。
种属特异性
当用常见的家畜物种（鸡、小鼠、猫、狗、猪、绵羊和驴）和微生物库的DNA模板进行检测时，在所有位点均未观察到等位基因峰。结果表明，19X-STRs多重体系对于人类DNA检测具有特异性。这些证实了19X-STR多重体系符合司法部发布的法医物证鉴定X-STR检验规范中基因座的选择要满足已实施种属特异性、灵敏性、稳定性研究的条件。
法医参数
从1085名不相关的北京汉族个体（494名男性和591名女性）中调查了每个X-STR位点的等位基因频率和法医参数，所有位点均未观察到Hardy-Weinbergy平衡的显著偏离，以及计算了每个位点的杂合度。此外，19X在男性和女性中的总个体识别率分别为0.999999999999999995和0.99999999995，三联体中平均排除率为0.9999999995，二联体中平均排除率为0.9999996。这些证实了19X-STR多重体系符合司法部发布的法医物证鉴定X-STR检验规范中要求已有可供使用并公开发表的群体遗传数据，包括从有关人群中获得的基因座等位基因频率等并进行X-STR基因座位点的Hardy-Weinbergy平衡、杂合度以及个体识别能力等系统评估的条件。
Stutter百分比
Stutter产物会影响对结果的解释，无法判定一个小峰是含量较少的次要产物，还是一个相邻等位基因峰的Stutter产物。从357个样本中计算出每个基因座的Stutter百分比的均值和标准差，如下表所示，表明该体系中每个位点的Stutter百分比都较低，不会影响对检测结果的解释。
表1 357个样本19个位点的Stutter百分比
DNA混合物测试
法医样品大多为混合物，本研究将一个男性DNA样本和一个女性DNA样本按照不同的比例混合进行19X-STR多重系统检测，结果如图2所示，即使在1:8的比例下也可以检测到全部的X-STR位点，表明19X-STR多重分析系统可适用于两个不同个体的混合DNA样本的基因分型。
图2 不同比例混合样本电泳峰图
那么，浏览完这篇文章，大阅哥认为多重荧光标记的19X-STR分型体系不仅显示出卓越的检测性能，而且满足了司法部对法医DNA实验室进行X-STR基因座检测和系统评估的规范。X-STR基因座检测适用于复杂关系亲权鉴定和个体识别案件的侦破，是常染色体STR检测的有效补充。因此，多重荧光标记的19X-STR分型体系将助力每一位法医尽快拨开重重迷雾，让案件真相水落石出。
关于文章作者
严江伟，博士， 山西医科大学特聘教授，主任法医师，博士生导师。中国遗传学会法医遗传专业委员会副主任委员、中国法医学会法医物证专业委员会委员、中国遗传学会基因组专业委员会委员及中国刑事技术标准化委员会委员。主要研究领域为综合基因组学交叉研究和大数据分析方法，系统研究基因检测和生物物证溯源等相关分析技术，实现公共安全领域基因组学转化应用研究。
关于Microreader™ 19X ID System
阅微基因的性染色体系列检测试剂盒Microreader™ 19X ID System选择和文中一致的多重荧光标记的19X-STR分型体系，即采用5色荧光标记技术，选择和文中完全一致的基因座位点，19个X-STR基因座和1个性别位点Amelogenin，扩增试剂和扩增体系也一致。因此，阅微基因19X-STR试剂盒也有与之相当的优良性能。
■ 灵敏度高：DNA模板含量低于0.125ng时，仍可得到完整分型，以及有效的基因座信息。
■ 抗抑制能力强：通过改良缓冲液配方，得到了更高的抗PCR抑制剂能力，对含有腐殖酸、血红素、单宁酸等抑制剂的样品具有更高、更可靠的扩增效能。
■ 快速便捷：支持血卡、唾液卡的免提直扩，同时适用于DNA模板；操作简单、便捷，90min内完成PCR扩增。
■ 兼容性强：兼容当前国内外主流X-STR试剂盒的绝大多数基因座，适用于关键被鉴定人缺失等复杂亲缘关系案例，与Microreader™ 23sp ID System、Microreader™ 29Y ID System等试剂盒联合使用，提供更多的亲缘鉴定信息。
参考文献：
[1]Jia, J., Yan, J. et al. (2021). Development and validation of a multiplex 19 X-chromosomal short tandem repeats typing system for forensic purposes. Scientifc Reports. DOI:10.1038/s41598-020-80414-x
