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哪些STR适用于法医DNA分型?

【2018-09-17】
在法医领域,我们时常需要通过使用一些技术手段来进行身份识别,但人的样貌千千万万,甚至可以通过人工手段加以改变,那么如何判断这个人是不是当事人,或者两个人之间是否有血缘关系等复杂的问题呢?我们只能从人本身出发,利用人类独有的一些生物学特征进行鉴定,如古代常用的“滴血认亲”(现代科学已证明其没有科学依据),近代又出现了指纹、虹膜、ABO血型身份鉴定系统等技术,可见身份鉴定技术已经随着科学技术水平的发展日新月异。


现代DNA技术能够通过检测个体之间的基因组DNA差异来达到身份鉴定的目的,目前已成为有效的身份鉴定手段。

科学家们发现在人类基因组中分布着许多重复的DNA序列,这些序列大多位于基因与基因之间,因此它们在不同个体间的序列长度虽然不尽相同,但是不会影响个体间遗传功能的改变。这些高度重复的核苷酸序列DNA通常被称为卫星DNA。

卫星DNA按照重复结构核苷酸的多寡分为VNTR和STR两类

目前在法医的身份鉴定领域,STR(短串联重复序列)已经成为应用广泛的重复序列标记。

选择STR的理由:


1.重复单位小,重复次数合适;

2.杂合子个体的两个等位基因在大小上相似,因此易于进行PCR扩增;

3.STR杂合子两个等位基因之间没有差异扩增的问题,STR基因座具有高度多态性且分布广泛。
 
BUT!

目前已经明确具有多态性的STR重复序列多达上千种,其包含的等位基因超过100万个,遍布整个基因座,全部检测几乎是不可能完成的任务。所以今天想和大家探讨哪些才是适用于法医DNA分型的STR呢?

首要原则:使用多态性较高的DNA遗传标记或者联合使用大量多态性较低的DNA遗传标记以获得足够的个体识别能力。

另外由于法医学的生物样本通常会发生严重降解(如断裂成小片段),经常给PCR扩增带来困难,因此相较于小卫星VNTR等位基因(400-1000bp),小片段的STR等位基因(100-400bp)更适合于法医学降解检材的分析。


在过去的二十多年里,大量的重复STR基因座被用于人类的个体识别,其候选的STR基因座已经归纳出原则:

  · 较高的个体识别能力,观察杂合度>70%;
  · 在染色体上的位置相距较远,确保无连锁;
  · 与其他遗传标记复合检测时易于获得结果,且稳定性好;
  · 低Stutter产物;
  · 低突变率;
  · 预计的等位基因长度在90-500bp,片段越小越适合降解DNA检材的分析。



那么现今在我国采用的CODIS核心基因座和ESS标准基因座又是怎么来的呢?


STR基因座的起源


早期STR的发展


CODIS位点的小插曲

在这13个STR基因座中,三个多态性最高的遗传标记分别是FGA、D18S51、D21S11,而TPOX、CSF1PO、TH01多态性最低。


而我们知道,为了做到个体识别,我们需要选择多态性较高的STR基因座才能做到。因此为什么TPOX、CSF1PO、TH01多态性较低,仍被选为CODIS基因座?


这已经不是一个科学问题了,而是在1995年10月召开的STR分型会议上发生了一段小插曲。


当时美国阿拉巴马州在全国较早采用STR检测技术对罪犯进行STR检验,当时只有银染的CTT试剂盒,到1995年10月,阿拉巴马州已经检验了13610名罪犯的TPOX、CSF1PO、TH01三个STR基因座的基因型,成为了美国最大的数据库。而当时担任阿拉巴马州法医检验部门的副主任是前任FBI实验室的主任John W.Hicks,他曾说如果将来的CODIS系统包括这三个基因座,那么这一万多名罪犯的基因座上的基因型已经被检验过了。因此尽管这三个基因座对于人类的个体识别而言不是最理想,但是在美国已经储存了上千万的分型数据,所以仍被选为CODIS基因座。



欧洲标准STR基因座的发展


目前现有的常染色体试剂盒基本都是基于美国FBI20个核心CODIS基因座和ESS的标准基因座来设计研发的。



阅微基因作为国产试剂盒生产企业,坚持自主研发的道路,通过不断的科研攻关,攻克多项技术壁垒,已经推出了多款拥有专利的STR试剂盒。

其中MicroreaderTM 28A ID System涵盖了20个CODIS核心以及欧洲标准STR基因座,是目前检测基因座数多的常染色体STR试剂盒,充分满足中国DNA数据库建设及个体识别的要求,并已被广泛用于全国各地公安和司法鉴定系统,为我国DNA数据库的建立及身份鉴定识别技术的发展做出贡献。

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