江苏常熟地区汉族人群47个微单倍型的遗传多态性及遗传结构分析

目的探索江苏常熟地区汉族人群在47个常染色体微单倍型基因座的遗传多态性,评估应用效能及法庭科学参数。方法采用MHSeqTyper47混合DNA鉴定试剂盒进行基因座复合扩增及文库构建,使用MiSeq FGx测序平台进行测序,测得的数据应用MHTyper数据分析软件进行分析,对获得的样本遗传信息进行评估,结合千人基因组数据(1000 Genomes Project phase 3,1KG)评估群体间遗传分化指数及遗传距离,并计算法庭科学参数。结果江苏常熟地区汉族人群与1KG中的中国北京群体的遗传分化和遗传距离最小,并得到最接近的有效等位基因数(Ae),累积随机匹配概率(combined matching probability,CMP)与1KG中东亚参考人群的5个群体均接近,为1.25×10^(-36),累积非父排除概率达0.9999999999641。结论本研究报告了47个微单倍型基因座在江苏常熟地区汉族人群中的等位基因频率及遗传多态性信息,为47个微单倍型在法医学应用中提供了数据基础。另外,比较了1KG参考人群与江苏常熟地区汉族人群的多态性差异,并揭示了47个微单倍型在江苏常熟地区汉族人群中的遗传结构。总的来说,1KG中的东亚人群参考数据更符合江苏常熟地区汉族人群的遗传特征。

微单倍型遗传标记研究新进展及其在法医混合DNA分析中的应用

微单倍型是2013年被引入法庭科学领域的一类新型遗传标记。由于其遗传多态性优于单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP)遗传标记,且不像短串联重复序列(short tandem repeat, STR)遗传标记一样受到影子峰的干扰,微单倍型在法医混合DNA分析中具有显著优势。本文作者更新梳理了微单倍型的检测方法,综述了各团队筛选微单倍型基因座的情况和基于二代测序检测体系的研究现状,介绍了微单倍型数据库、数据分析软件和系统命名法,并着重分析了微单倍型在混合DNA鉴定中的优势以及最新应用研究进展,最后对微单倍型未来发展进行展望,希冀为相关研究和应用提供参考。

法医学二代测序STR分型准确度与测序深度的关联性评估

目的利用实验数据对法医学二代测序STR分型测序深度与分型结果准确度的关联性进行评估。方法使用商业化基因组DNA制备单一来源和混合的DNA样本,以Thermo Fisher公司的25重早期测试试剂盒进行目的STR片段扩增,每种扩增产物分别使用4种不同的序列标签平行建库,并控制标记每一种序列标签的文库上机量依次占一张Ion 318芯片的1/4、1/8、1/16、1/32。经Ion PGMTM基因测序仪测序,以及Ion Torrent SuiteTM软件进行数据分析;同时对庞敬博等人发表的基于相同试剂盒和测序仪检测的95名中国汉族无关个体的6928条等位基因、影子峰和噪音序列进行测序深度统计分析,寻找测序深度与STR分型准确度的关联性。结果各基因座测序深度随文库上样量减少而呈明显下降趋势。对于单一来源样本,每张芯片上样不超过8个均一化文库可实现全部基因座的完整分型;对于1∶20比例的混合DNA,每张芯片上样不超过4个均一化文库时,未发现微量组分的等位基因丢失。人群数据测序深度统计显示,该体系基因座间存在不均衡性,有必要针对各基因座分别设定分析阈值参数。结论测序深度与法医学STR分型结果的准确性密切相关,各基因座最低测序深度与平均测序深度的比值可作为设定分析阈值的重要参考指标。本研究确定的单张芯片上样数量仅适用于本实验体系,但相关实验设计和方案可供其他实验体系开展类似工作参考。

MHSeqTyper47试剂盒在亲缘关系鉴定中的应用效能评估

目的探讨MHSeqTyper47试剂盒在亲缘关系鉴定中的应用价值。方法采用MHSeqTyper47试剂盒对113份亲缘关系个体DNA样本进行基因座复合扩增及文库构建,使用MiSeq FGx测序仪进行测序,测得的数据应用MHTyper数据分析软件进行基因分型,计算亲缘关系指数评估该试剂盒在亲缘关系鉴定中的应用效能并与GlobalFiler^(TM)试剂盒进行比较。结果MHSeqTyper47在三联体鉴定中CPI值1.43×10^(11)~6.15×10^(18),二联体鉴定中CPI值3.75×10^(5)~1.53×10^(13),全同胞鉴定中CFSI值7.73×10^(1)~2.59×10^(16),三联体、二联体和全同胞关系对均与无关个体对可以完全区分。MHSeqTyper47和GlobalFiler^(TM)试剂盒联用在二级亲缘关系中的系统效能为0.4662。结论MHSeqTyper47混合DNA鉴定试剂盒在一级亲缘关系鉴定中有较高的应用价值;与GlobalFiler^(TM)试剂盒联用在二级亲缘关系鉴定中可以解决部分案例。

环境DNA检验及地域来源推断研究进展

法庭科学物证的地域来源为侦查破案提供重要信息,是案件的关键要素之一。已有研究表明不同地域的微生物分布具有显著差异,检测环境样本中的DNA进而推断物证的地理空间来源可为案件办理提供线索和证据。然而,由于犯罪环境的多样性以及刑事案件中检材量往往甚微,在法庭科学领域尚不具有稳定可靠的技术方法。本文总结了灰尘、土壤、水、空气四种环境样本的采集、DNA提取方法,比较了扩增子测序和宏基因组测序在环境生物群体研究中的差异,概述了基于高通量测序的数据分析全流程方法,并重点回顾综述了基于细菌、真菌、其他真核生物推断环境生物信息地理来源的研究现状,为在法医DNA实验室建立环境DNA的检验分析方法以及挖掘环境DNA信息服务法庭科学应用提供参考。

法医遗传标记二代测序深度阈值设定方法研究——以微单倍型为例

目的测序深度是二代测序检验的关键参数,与测序结果的准确性紧密相关。法医物证检验对于准确性要求极高,科学合理地设定法医学二代测序检验的测序深度分析阈值至关重要。方法本研究采用50份已知分型样本的二代测序微单倍型靶向测序数据,通过计算各阈值条件下各基因座的准确率、精确率、召回率和F1分数,细致研究了基于固定读段数和基于固定序列占比两类分析阈值设定方法。结果当设定分析阈值为50'、100'时,均观察到假阳性;当设定分析阈值为200'时,观察到假阴性;当设定分析阈值为1.5%、3.0%、4.5%时,均观察到假阳性。本研究进一步提出第三类分析阈值设定方法—基于序列占比散点图,基于该方法的分析结果未观察到假阳性或假阴性情况。通过讨论导致法医学二代测序深度差异显著的四个因素,类比毛细管电泳技术的分析阈值设定方法,讨论了分析阈值高低与混合DNA区分能力的相关性。结论采用序列占比散点图方法设定分析阈值在法医遗传标记二代测序检验中具有重要应用价值。

基于EMPOP数据库线粒体全序列视角下的遗传特征点分析

目的在线粒体全序列视角下,统计梳理包括中国汉族在内的不同人群遗传特征点(以下简称特征点)的分布规律,以支撑线粒体全序列测序的法医学应用。方法收集EMPOP数据库中已公开发表的线粒体全序列数据,对4个国家的不同人群(n=1 665)和2个地区的中国汉族人群(n=301)所含有的特征点和点异质性进行统计分析,并比较不同个体之间的数据差异。结果在4个国家的不同人群(n=1 665)中,线粒体全序列特征点数量为非编码控制区(non-coding control region,CR)特征点数量的3.58倍,线粒体全序列点异质性在人群中的发生率为19.88%;在2个地区的中国汉族人群(n=301)中,线粒体全序列特征点数量为CR特征点数量的3.72倍,线粒体全序列点异质性在人群中的发生率为17.28%,不同个体间线粒体全序列的特征点差异平均值为38.16±10.58,CR的特征点差异平均值为11.70±3.63。结论线粒体全序列测序能显著增加特征点和点异质性的检测数量,提供更加丰富的基因信息。本文的研究结果可为基于二代测序(next generation sequencing,NGS)的法庭科学线粒体DNA全序列鉴定标准或办案方法的制定、母系家族排查的实战应用等提供参考。

100重微单倍型复合检测体系建立及其在BGI-500RS和MiSeq测序平台的应用

目的 建立一个在BGI-500RS和MiSeq测序平台均适用的微单倍型复合检测体系,评估此微单倍型体系在两个测序平台的检测效能。方法 针对100个微单倍型基因座设计扩增引物并优化复合检测体系,分别采用扩增后酶连接头的方法实现BGI-500RS和MiSeq双平台的文库构建,对11名个体DNA样本分别在两个平台进行测序。结果 本研究建立了一个包含100个微单倍型基因座的复合检测体系,该体系在BGI-500RS和MiSeq测序平台均适用。利用本体系在BGI-500RS和MiSeq平台检测11份样本,97%以上的基因座在两平台均可稳定检出。两个平台所有杂合子基因座的平均等位基因覆盖率都在0.7以上,说明基因座内均衡性良好。同一样本在两平台均检出的基因座的分型一致性达100%。结论 本研究建立了一个包含100个微单倍型基因座的复合扩增体系,该体系在BGI-500RS和MiSeq测序平台检测结果的均衡性、稳定性相当。相同样本在两个平台均检出的基因座分型完全一致,测序深度的差异源自测序平台的通量差异。