DNA Typer<sup>TM</sup> 19试剂盒在欧洲、非洲和东亚人群中的适用性

引用本文

马泉, 江丽, 赵慧, 黄美莎, 邓盼, 李玖玲, 王玲, 马新, 叶健, 李彩霞. DNA Typer^TM 19试剂盒在欧洲、非洲和东亚人群中的适用性 [J].刑事技术, 2019,44(4):327-331
MA Quan, JIANG Li, ZHAO Hui, HUANG Meisha, DENG Pan, LI Jiuling, WANG Ling, MA Xin, YE Jian, LI Caixia. Applicability of DNA Typer^TM 19 Kit to Distinguish European, African and East Asian Population [J]. Forensic Science and Technology,2019,44(4): 327-331 复制到剪切板

doi: 10.16467/j.1008-3650.2019.04.010
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《刑事技术》编辑部

DNA Typer^TM 19试剂盒在欧洲、非洲和东亚人群中的适用性

马泉¹, 江丽¹, 赵慧¹, 黄美莎^1,², 邓盼^1,³, 李玖玲¹, 王玲¹, 马新¹, 叶健^1,^*, 李彩霞^1,^*

1. 公安部物证鉴定中心,北京市现场物证检验工程技术研究中心, 现场物证溯源技术国家工程实验室,北京 100038

2. 山西医科大学,太原 030001

3. 昆明医科大学,昆明 650500

* 通讯作者简介：叶健,女,四川成都人,博士,主任法医师,研究方向为法医遗传学。E-mail: yejian77@126.com;李彩霞,女,山西曲沃人,博士,主任法医师,研究方向为法医遗传学。E-mail: licaixia@tsinghua.org.cn

第一作者简介：马泉,女,湖北黄冈人,学士,法医师,研究方向为法医遗传学。E-mail: mamaquan@126.com

基金资助: “十三五”国家重点研发计划（No. 2017YFC0803501）; 国家科技资源共享服务平台计划项目（No. YCZYPT[2017]01-3）; 中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金项目（No. 2015JB023、2016JB039、2017JB025）

摘要

目的研究DNA Typer^TM 19试剂盒的18个STR基因座在欧洲、非洲和东亚人群中的适用性。方法使用DNA Typer^TM 19复合扩增试剂盒,对欧洲人199份、非洲人188份和东亚人176份无关个体的DNA样本进行扩增,扩增产物用遗传分析仪3130 xL进行检测,Genemapper ID v3.2软件对分型结果进行分析。结果在欧洲人中共检测出197种等位基因,等位基因频率分布在0.003~0.568之间;非洲人中共检测出193种等位基因,等位基因频率分布在0.003~0.436之间;东亚人中共检测出187种等位基因,等位基因频率分布在0.003~0.540之间;欧洲人、非洲人与东亚人的累积个体识别能力均大于99.999 999 999 9%。结论 DNA Typer^TM 19复合扩增试剂盒的18个STR基因座在欧洲、非洲、东亚人群中均具有较好的遗传多态性,对三大人群均具有较好的适用性。

关键词: 法医遗传学; STR; 遗传多态性; 欧洲人; 非洲人; 东亚人

中图分类号:DF795.2 文献标志码:A 文章编号:1008-3650(2019)04-0327-05

Applicability of DNA Typer^TM 19 Kit to Distinguish European, African and East Asian Population

MA Quan¹, JIANG Li¹, ZHAO Hui¹, HUANG Meisha^1,², DENG Pan^1,³, LI Jiuling¹, WANG Ling¹, MA Xin¹, YE Jian^1,^*, LI Caixia^1,^*

1. Institute of Forensic Science, Ministry of Public Security & Beijing Engineering Research Center of Crime Scene Evidence Examination & National Engineering Laboratory for Forensic Science, Beijing 100038, China;

2. Shanxi Medical University, Taiyuan 030001, China

3. Kunming Medical University, Kunming 650500, China

Abstract

Objective To investigate the applicability of DNA Typer^TM 19 kit to distinguish European, African and East Asian population.Methods 563 unrelated individuals’ DNA samples, among which 199 pieces are of European, 188 of African and 176 of East Asian, were co-amplified with DNA Typer^TM 19 kit to have their 18 STR loci cloned. The amplified PCR products were capillary-electrophoresed through 3130XL genetic analyzer, together with their genotyping results being analyzed by Genemapper ID v3.2.Results 197 alleles were identified from the European, with their allelic frequencies ranging from 0.003-0.568; 193 alleles were found from the African, unveiling their allelic frequencies spanning 0.003-0.436; 187 alleles were discovered from the East Asian, bestriding their allelic frequencies over 0.003-0.540. The TDP was greater than 99.999 999 999 9% for all the three populations of European, African and East Asian.Conclusions The DNA Typer^TM 19 kit can be used to analyze genetic polymorphism into European, African and East Asian populations.

Key words: forensic genetics; STR; genetic polymorphism; European; African; East Asian

文章图片

短串联重复序列（short tandem repeat, STR）具有在人类基因组分布广, 数量多, 多态性高, 扩增子短而易于扩增检测等特点, 是法医DNA鉴定常用的遗传标记^{[1, 2]}。DNA Typer^TM19商业化试剂盒（公安部物证鉴定中心研制）包含18个常染色体STR基因座和1个性别判定基因座Amel, 适用复合扩增和毛细管电泳检测技术进行分型, 已被广泛用于全国公安机关DNA数据库建设、个体识别和亲权鉴定等工作中。目前已有大量文献报道该试剂盒在中国各地汉族、壮族、傣族、侗族、藏族等人群^{[3, 4, 5, 6]}中的遗传多态性, 但是对于该试剂盒在国外人群中的遗传多态性少有报道, 随着中国境内国内外人员流动性增大, 涉外案件逐步增多, 测定该试剂盒在欧洲、非洲以及东亚人群间的适用性很有必要。本文对欧洲人199份、非洲人188份和东亚人176份无关个体的18个常染色体STR基因座的遗传多态性进行调查, 研究比较DNA Typer^TM 19试剂盒基因座在欧洲、非洲和东亚三种人群中的遗传多态性和适用性。

1 材料和方法

1.1 样本

生物样本来源于本实验室前期收集, 包括欧洲人DNA样本199份、非洲人DNA样本188份和东亚汉族人DNA样本176份。

1.2 样本扩增与分型检测

按照DNA Typer^TM 19试剂盒说明书, 选用10 μ L扩增体系, 取1 μ L DNA应用Eppendorf ProS扩增仪（德国Eppendorf公司）进行复合扩增, 扩增产物经3130xL遗传分析仪（美国ABI公司）毛细管电泳检测, 用Genemapper ID v3.2软件进行基因分型分析。

1.3 统计学分析

根据公式^[1]分别计算18个STR基因座在三个人群中的等位基因频率, 三个群体中个体的匹配概率（Pm）、个体识别能力（DP）、非父排除率（EP）、观测杂合度（Ho）、多态信息含量（PIC）以及三群体18个STR基因座中的累积匹配概率（PM）、累积非父排除率（CEP）、累积个人识别率（TDP）等遗传学参数。利用Genepop v4.2软件进行三个人群两两之间FST值的计算。综合比较以上法医遗传学的参数, 衡量DNA Typer^TM 19试剂盒在三种人群中的适用性。

2 结果与讨论

2.1 等位基因频率

199份欧洲人样本中共检测出197种等位基因, 单基因座等位基因频率分布在0.003~0.568之间; 188份非洲人样本中共检测出193种等位基因, 单基因座等位基因频率分布在0.003~0.436之间; 176份东亚人样本中共检测出187种等位基因, 单基因座等位基因频率分布在0.003~0.540之间。欧洲人（EUR）、非洲人（AFR）和东亚人（EAS）18个STR基因座的等位基因频率见表1。

表1 欧洲人（n=199）、非洲人（n=188）和东亚人（n=176）18个STR基因座的等位基因频率 Table 1 Allelic frequencies of 18 STR loci in European (n=199, EUR), African (n=188, AFR) and East Asian (n=176, EAS) populations

D7S820				D5S818				D19S433				CSF1PO
等位基因	频率			等位基因	频率			等位基因	频率			等位基因	频率
等位基因	AFR	EAS	EUR	等位基因	AFR	EAS	EUR	等位基因	AFR	EAS	EUR	等位基因	AFR	EAS	EUR
6	0.003	0	0	6	0	0.003	0	9	0.003	0	0	7	0.024	0	0
7	0	0.003	0.018	7	0	0.017	0	10	0.093	0	0	8	0.043	0.006	0.008
8	0.231	0.131	0.166	8	0.082	0	0.01	11	0.053	0	0.003	9	0.037	0.037	0.033
9	0.181	0.051	0.111	8.3	0	0	0.003	11.3	0.003	0	0	10	0.33	0.264	0.261
9.1	0	0.009	0	9	0.027	0.08	0.023	12	0.117	0.037	0.075	11	0.239	0.253	0.307
10	0.295	0.162	0.281	10	0.117	0.168	0.085	12.2	0.019	0	0	12	0.269	0.349	0.307
10.1	0.003	0	0	10.1	0	0	0.003	13	0.223	0.27	0.196	13	0.053	0.077	0.063
11	0.157	0.364	0.239	11	0.16	0.324	0.309	13.2	0.085	0.037	0.015	14	0.005	0.011	0.018
12	0.112	0.239	0.143	11.1	0	0	0.003	14	0.199	0.27	0.367	15	0	0.003	0.005
13	0.021	0.037	0.03	12	0.34	0.27	0.407	14.2	0.051	0.122	0.025	D13S317
14	0	0.003	0.013	12.1	0	0	0.003	15	0.045	0.071	0.168	等位基因	频率
PentaE				13	0.263	0.131	0.133	15.2	0.059	0.153	0.068	等位基因	AFR	EAS	EUR
等位基因	频率			13.1	0	0	0.003	16	0.019	0.006	0.053	8	0.035	0.25	0.111
等位基因	AFR	EAS	EUR	14	0.008	0.006	0.015	16.2	0.021	0.026	0.013	9	0.011	0.139	0.088
5	0.09	0.037	0.078	15	0.003	0.003	0.005	17	0.003	0	0.015	10	0.021	0.125	0.063
6	0.005	0	0.008					17.2	0.008	0.009	0	11	0.263	0.27	0.337
7	0.09	0	0.151					18	0	0	0.003	12	0.436	0.176	0.246
8	0.173	0.006	0.033	7	0	0	0.005	25	0.003	0	0	13	0.199	0.034	0.093
9	0.043	0.011	0.008	9	0.005	0	0	26	0.003	0	0	14	0.035	0.006	0.063
10	0.059	0.051	0.113	10	0.013	0.051	0.01	27	0.029	0	0.025	D12S391
11	0.051	0.142	0.113	11	0.104	0.105	0.309	28	0.274	0.043	0.166	等位基因	频率
12	0.114	0.097	0.153	12	0.165	0.148	0.209	28.2	0.009	0	0	等位基因	AFR	EAS	EUR
13	0.122	0.063	0.113	13	0.106	0.134	0.068	29	0.157	0.259	0.234	15	0.045	0.011	0.02
14	0.069	0.065	0.06	14	0.064	0.108	0.07	29.2	0.003	0	0.005	16	0.072	0.017	0.03
15	0.082	0.142	0.038	15	0.059	0.011	0.008	30	0.168	0.278	0.198	17	0.263	0.091	0.111
16	0.051	0.08	0.028	16	0.021	0.003	0.005	30.2	0.013	0.014	0.05	17.3	0.003	0	0.02
17	0.027	0.088	0.053	17	0.093	0.037	0.073	30.3	0.005	0	0	18	0.239	0.256	0.198
18	0.019	0.065	0.028	17.1	0	0	0.003	31	0.064	0.105	0.088	18.3	0.003	0.006	0.013
19	0.005	0.045	0.018	18	0.125	0.17	0.09	31.2	0.045	0.105	0.07	19	0.133	0.205	0.088
20	0	0.054	0.005	19	0.162	0.176	0.118	32	0.016	0.026	0.005	19.2	0	0	0.003
20.2	0	0.003	0	20	0.053	0.048	0.025	32.2	0.104	0.111	0.108	19.3	0.005	0	0.003
21	0	0.034	0.003	20.2	0	0	0.005	33	0.005	0	0	20	0.098	0.165	0.093
22	0	0.009	0	21	0.024	0.003	0	33.2	0.016	0.04	0.038	21	0.048	0.094	0.131
23	0	0.006	0	21.3	0	0.006	0	34	0.043	0	0	22	0.04	0.102	0.121
24	0	0.003	0	22	0	0	0.003	34.2	0.003	0.009	0	23	0.024	0.04	0.126
TH01				23	0.005	0	0	35	0.037	0	0.003	24	0.019	0.014	0.023
等位基因	频率							35.2	0	0	0.003	25	0.008	0	0.015
等位基因	AFR	EAS	EUR	D3S1358				36	0.021	0	0	26	0	0	0.005
4	0.005	0	0	等位基因	频率			38	0.003	0	0	27	0	0	0.003
5	0.008	0	0	等位基因	AFR	EAS	EUR	D2S1338				D18S51
6	0.154	0.119	0.234	12	0.005	0	0	等位基因	频率			等位基因	频率
6.1	0	0	0.01	13	0.005	0.006	0	等位基因	AFR	EAS	EUR	等位基因	AFR	EAS	EUR
7	0.423	0.222	0.168	14	0.088	0.031	0.078	15	0.003	0	0	10	0.003	0	0.013
8	0.215	0.051	0.121	15	0.301	0.384	0.229	16	0.066	0.009	0.048	11	0	0.003	0.013
9	0.144	0.54	0.168	16	0.287	0.307	0.276	17	0.051	0.051	0.224	12	0.072	0.034	0.128
9.3	0.032	0.037	0.284	16.1	0	0	0.003	18	0.082	0.111	0.098	13	0.061	0.176	0.141
10	0.013	0.028	0.008	17	0.269	0.199	0.241	19	0.205	0.182	0.09	13.2	0.005	0	0
11	0.005	0	0.008	17.1	0	0	0.005	20	0.128	0.094	0.143	14	0.066	0.236	0.178
19	0	0.003	0	18	0.04	0.068	0.158	21	0.165	0.023	0.028	15	0.133	0.185	0.201
FGA				18.1	0	0	0.003	22	0.133	0.045	0.048	16	0.149	0.119	0.151
等位基因	频率			19	0.005	0.006	0.008	23	0.08	0.267	0.121	16.2	0.003	0	0
等位基因	AFR	EAS	EUR	D8S1179				24	0.045	0.162	0.103	17	0.181	0.094	0.06
8	0	0	0.015	等位基因	频率			25	0.021	0.051	0.083	18	0.17	0.028	0.048
9	0	0	0.008	等位基因	AFR	EAS	EUR	26	0.013	0.006	0.013	19	0.096	0.037	0.04
10	0.016	0	0.085	8	0	0.003	0.015	27	0.008	0	0.003	20	0.027	0.043	0.005
11	0.061	0	0.073	9	0	0	0.008	vWA				20.1	0	0	0.005
12	0.106	0	0.151	10	0.016	0.068	0.085	等位基因	频率			21	0.024	0.017	0.018
13	0.144	0	0.339	11	0.061	0.051	0.073	等位基因	AFR	EAS	EUR	22	0.011	0.009	0
14	0.394	0	0.183	12	0.106	0.145	0.151	11	0.003	0	0	23	0	0.014	0
15	0.199	0	0.123	13	0.144	0.264	0.339	13	0.005	0	0	24	0	0.006	0
16	0.056	0	0.018	14	0.394	0.179	0.183	14	0.085	0.321	0.08	D16S539
17	0.021	0	0.005	15	0.199	0.19	0.123	15	0.258	0.026	0.075	等位基因	频率
18	0.003	0.02	0	16	0.056	0.088	0.018	16	0.274	0.199	0.219	等位基因	AFR	EAS	EUR
19	0	0.04	0	17	0.021	0.011	0.005	17	0.189	0.205	0.279	5	0.003	0	0
20	0	0.045	0	18	0.003	0	0	18	0.101	0.185	0.206	8	0.016	0.003	0.013
21	0	0.097	0	TPOX				18.2	0	0	0.003	9	0.282	0.264	0.118
21.2	0	0.009	0	等位基因	频率			19	0.059	0.051	0.121	10	0.154	0.111	0.063
22	0	0.162	0	等位基因	AFR	EAS	EUR	20	0.024	0.014	0.013	11	0.226	0.25	0.307
22.2	0	0.003	0	1	0	0.003	0	21	0.003	0	0.005	12	0.218	0.227	0.307
23	0	0.222	0	5	0	0.003	0					13	0.093	0.131	0.173
23.2	0	0.028	0	6	0.093	0	0					14	0.008	0.014	0.018
24	0	0.207	0	6.1	0	0	0.003					15	0	0	0.003
24.2	0	0.006	0	7	0.019	0.003	0
25	0	0.085	0	8	0.346	0.526	0.568
25.2	0	0.006	0	9	0.215	0.099	0.083
26	0	0.054	0	10	0.12	0.02	0.065
27	0	0.014	0	11	0.186	0.321	0.231
28	0	0.003	0	12	0.021	0.023	0.05
				13	0	0.003	0

2.2 法医遗传学参数

欧洲人（EUR）、非洲人（AFR）和东亚人（EAS）的18个STR基因座的个体观测杂合度（Ho）、个体识别能力（DP）、非父排除率（EP）、匹配概率（Pm）和多态信息含量（PIC）等群体遗传学参数见表2, 其中Ho值：欧洲人在0.618~0.894之间, 非洲人在0.702~0.899之间, 东亚人在0.602~0.909之间; DP值：欧洲人在0.610~0.898之间, 非洲人在0.689~0.903之间, 东亚人在0.610~0.913之间; 累积个体识别力欧洲人、非洲人和东亚人均不小于99.999 999 999 9%; EP值：欧洲人在0.379~0.795之间, 非洲人在0.455~0.804之间, 东亚人在0.348~0.825之间; 累积非父排除率CEP值：欧洲人为0.999 999 984 59, 非洲人为0.999 999 989 96, 东亚人为0.999 999 973 74, 均在0.999 999以上; Pm值：欧洲人在0.102~0.390之间, 非洲人在0.097~0.302之间, 东亚人在0.087~0.390之间; 累积随机匹配概率PM值：欧洲人为1.218 × 10^-13, 非洲人为7.224× 10^-14 , 东亚人为2.119× 10^-13; 多态信息含量在欧洲人、非洲人以及东亚人中均不小于0.604。以上法医遗传学参数说明DNA Typer^TM 19试剂盒的18个STR基因座在三大人群中都是一组具有较高杂合度和个体识别能力、高多态性的遗传学标记。

表2 欧洲人（n=199）、非洲人（n=188）和东亚人（n=176）18个STR基因座的群体遗传学参数 Table 2 Genetic parameters of 18 STR loci in European (n=199, EUR), African (n=188, AFR) and East Asian (n=176, EAS) populations

2.3 族群间FST值

通过Genepop v4.2软件计算人群两两间的遗传分化指数(fixation index between subpopulation and total population, FST)。各位点在欧洲、非洲和东亚三大人群两两之间的FST值见图1。

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	图1 欧洲、非洲和东亚三大人群两两间FST值柱状图Fig.1 Histogram of FST values obtained by pairwise-comparison of each locus of the indicated 18 STR loci among European, African and East Asian populations

FST值域在0到1之间, 其值越接近0, 表明群体间遗传分化程度越小。从图中可见在18个STR基因座中三大人群两两间的FST值均小于0.20, 其中有14个STR基因座中三大人群两两间的FST值均小于0.06, 说明在该试剂盒18个STR基因座中, 三大人群的分化程度较小, 这组STR基因座针对欧洲、非洲、东亚来源的人群均具有较好的适用性, 与前面计算的法医遗传学参数结果相吻合。本研究表明DNA Typer^TM 19复合扩增试剂盒的18个STR基因座在欧洲、非洲、东亚人群中均具有较好的遗传多态性, 适用于洲际三大人群的个体识别和亲权鉴定。

参考文献

文献选项

[1]	郑秀芬. 法医DNA分析[M]. 北京: 中国人民公安大学出版社, 2002. [本文引用:2]
[2]	侯一平. 法医物证学[M]. 北京: 人民卫生出版社, 2009: 40-41. [本文引用:1]
[3]	王乐, 赵兴春, 张建, 等. 山东省青岛市汉族人群18个STR基因座遗传多态性[J]. 南方医科大学学报, 2013, 33(7) : 5-8. [本文引用:1]
[4]	马温华, 赵雯婷, 孙启凡, 等. 广西壮族人群18个STR基因座多态性[J]. 刑事技术, 2016, 41(4) : 330-332. [本文引用:1]
[5]	王玮, 孙启凡, 张涛, 等. 云南傣族与广西侗族18个STR基因座的遗传多态性[J]. 山西医科大学学报, 2015, 46(10): 991-995. [本文引用:1]
[6]	白雪, 姜成涛, 郭磊, 等. 西藏藏族人群18个STR基因座遗传多态性[J], 中国法医学杂志, 2013, 28(1): 58-59. [本文引用:1]

2002

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... 短串联重复序列（short tandem repeat,STR）具有在人类基因组分布广,数量多,多态性高,扩增子短而易于扩增检测等特点,是法医DNA鉴定常用的遗传标记^[1,2] ...

... 3 统计学分析根据公式^[1]分别计算18个STR基因座在三个人群中的等位基因频率,三个群体中个体的匹配概率（Pm）、个体识别能力（DP）、非父排除率（EP）、观测杂合度（Ho）、多态信息含量（PIC）以及三群体18个STR基因座中的累积匹配概率（PM）、累积非父排除率（CEP）、累积个人识别率（TDP）等遗传学参数 ...

2009

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2013

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... 目前已有大量文献报道该试剂盒在中国各地汉族、壮族、傣族、侗族、藏族等人群^[3,4,5,6]中的遗传多态性,但是对于该试剂盒在国外人群中的遗传多态性少有报道,随着中国境内国内外人员流动性增大,涉外案件逐步增多,测定该试剂盒在欧洲、非洲以及东亚人群间的适用性很有必要 ...

2016

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2015

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2013

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