STR基因座TC比例与二代测序正反向深度关联研究

目的短串联重复序列(short tandem repeat,STR)遗传标记在人类个体识别、亲缘关系分析、动植物物种鉴定、农作物品种登记及杂交种纯度鉴定、临床疾病诊断等领域应用广泛。本团队在利用Illumina二代测序平台进行法医STR基因座靶向测序时,发现部分基因座正反向测序深度不平衡的现象,影响测序数据质量。本文通过研究不同STR基因座的重复区和扩增子区域中碱基含量与测序深度的关系,探究该现象的原因。方法利用STRSeqTyper122二代测序STR分型试剂盒对70份无关个体的DNA样本进行STR基因座复合扩增和文库构建,使用Mi Seq FGx平台进行测序,下机数据使用ForensicTyper软件进行分型和测序深度统计,随后分析测序深度与重复区和扩增子区域中碱基含量之间的关系。使用同样方法对前期发表的Ion PGM^(TM)平台STR测序数据进行分析。结果分析117个STR基因座的测序深度发现,基因座正向测序深度占总测序深度的比例与扩增子区域的TC碱基占比紧密相关:扩增子中TC比例低于40%时,随着TC含量降低,正向测序深度占比有明显的升高趋势;扩增子中TC比例高于60%时,随着TC含量升高,正向测序深度占比有明显下降趋势。同样分析Ion Torrent平台70份样本的32个STR测序数据,未观察到类似现象。结论MiSeq FGx平台在测序STR基因座时存在链偏好性,正反向测序深度与碱基TC比例密切相关。以上研究可为二代测序STR基因座选择、引物和扩增子设计、数据分析与解读提供重要参考,服务临床医学、法医学、植物学等领域应用。

法医蛋白质组学研究进展与展望

随着质谱仪灵敏度的提升、蛋白质序列数据库的完善以及数据分析方法的成熟,蛋白质组质谱技术发展迅速,为其在犯罪调查应用奠定了良好的技术基础。蛋白质序列含有关于基因型的信息,而且蛋白质的表达水平与表型相关。因此,当生物物证没有DNA或者DNA降解非常严重,DNA检验技术无法实施或检验结果不佳时,对蛋白质序列和表达水平的检验就具有了独特的应用价值,如在毛发法医个体识别、体液斑迹组织来源等方面,可作为DNA检验技术的有效补充手段。本文综述了法医蛋白质组学的主要技术方法、法庭科学应用研究的最新进展以及在案件实际应用转化仍需重点研究的问题。

法医学二代测序标准化进展与展望

二代测序技术可检测多种法医遗传标记获取海量序列信息,满足法医学实践中精准个体识别、复杂亲缘关系鉴定、特征刻画等应用需求。国内外已开展大量二代测序法医学应用科研工作,但由于缺乏行业标准,二代测序在我国公安实战中并未得到有效应用。目前,法医学二代测序的标准制定面临检测靶标特殊、测序技术流程和结果分析不统一等挑战。本文从核酸标准参考物、测序技术要求、序列多态STR等位基因命名规则等方面,梳理国外法医学二代测序标准化工作进展,并总结国内二代测序检测行业标准现状,希冀为我国法医学二代测序的标准建设提供思路和参考。

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。

法医微生物学在应对生物犯罪中的研究及应用进展

早在2001年,美国炭疽信件恐怖袭击就证实了微生物可以被用作犯罪行为的武器。虽然与其他犯罪类型相比,目前"生物犯罪"的案件量很少,但这些犯罪行为却引发了为刑事诉讼活动提供法庭科学证据的问题,即如何确定生物恐怖因子的来源以及如何确定犯罪行为人。本文对法医微生物学在应对生物犯罪中的研究与应用进行综述。

基于下一代测序的全解析度STR分型研究进展与展望

下一代测序技术具有高通量、高速度、集成化、低成本等显著优势,近年来已在科研和临床诊断领域得到广泛应用,在法医遗传学领域亦具有重要应用前景。当前主流的STR分型方法仅关注序列的长度多态性,然而由于核心重复结构存在差异或扩增区段内存在SNP,序列长度相等的等位基因可能是具有遗传稳定性的完全不同的等位基因,此类STR序列多态性是个体识别或亲缘关系分析的宝贵资源。基于下一代测序的STR分型在现有数据输出方式基础上,允许进一步关注STR的序列多态性,对STR基因座进行全解析度分型,显著提升STR基因座的个体识别能力。本文以法医STR遗传标记和下一代测序技术为关注焦点,系统综述基于下一代测序的全解析度STR分型领域国际最新研究进展,深入探讨该技术在法医DNA实验室的实际应用潜力和可能面临的挑战,希冀对相关研究和实践提供参考。

尿液中DNA的提取与检验

尿液中DNA的STR分型检验有一定的应用价值:国外文献报道过应用于运动员兴奋剂控制^([1])中可疑尿检样品的个体识别,国内则偶有案发现场提取到尿液、尿冰、尿斑并成功进行个体识别的案例报道。与血液、精斑、唾液等检材相比,尿液STR分型的检出率较低,主要是与尿液中的成份有关。本文重点分析人类尿液成分,分类总结目前可用于提取尿液中DNA的多种方法,分析可能影响尿液STR分型检验结果的因素。

长度多态与序列多态STR模型法庭科学参数比较

基于毛细管电泳平台进行STR基因座分型是当前个体识别的金标准。二代测序技术支持STR序列多态分型,并有可能在法庭科学领域被广泛应用。相比长度多态性,STR测序可提供更大的信息量,但相关法庭科学参数的定量计算十分必要。本文建立了简单的STR基因座模型,分别计算了长度多态和序列多态STR模型基因座的法医遗传学参数,结果表明:对于单个STR基因座,其序列多态模型的个体识别力和非父排除率相比长度多态模型更高,说明序列多态STR遗传标记识别无关个体及排除非父的能力更强。在联用15个非连锁遗传模拟基因座进行法医DNA分析时,长度多态模型和序列多态模型的累积匹配概率分别在10-18和10-26量级;而如果要达到长度多态模型15个基因座的累积匹配概率(10-18),仅需使用10个非连锁模拟序列多态STR基因座。希冀此模型比较能为二代测序STR数据的法庭科学应用提供参考。

基于分子克隆方法制备标准分子量片段混合物

目的制备标准分子量DNA片段混合物。方法选取pMD18-T载体部分序列作为插入片段,设计引物,制备包含不同大小的标准分子量片段的克隆。大量培养细菌提取质粒,用双酶切、连接荧光接头的方法制备不同大小的带有荧光的标准分子量片段,混合,纯化,最终获得标准分子量片段混合物(内标)。结果用分子克隆方法制备出具有实用性的标准分子量片段混合物,其单个标准分子量片段大小分别为80bp、124bp、194bp、224bp、254bp、304bp、349bp、399bp、424bp、454bp。并且这些标准分子量片段混合物可以准确地对DNATyper15试剂盒的扩增产物进行检测。结论应用该方法制备了能满足研究和实验室要求的标准分子量片段混合物,为DNA分子量标准物标准品的制作提供了一种新的方法。

基于二代测序的混合检材精细化分型研究

目的基于二代测序平台进行混合检材精细化STR分型,并评估其法医学应用价值。方法收集性侵案件中3例混合检材及其比对样本,采用M48磁珠提取纯化试剂盒提取样本DNA,使用Foren SeqTM DNA Signature Prep试剂盒制备文库,Mi Seq FGx平台进行测序,Foren SeqTM Universal Analysis v1.2.1软件进行数据分析,将STR序列多态分型与长度多态分型进行比较。结果对3例混合检材STR分型进行拆分,在D3S1358、D13S317与D9S1122基因座发现存在同一长度多态等位基因包含两个个体的序列多态等位基因的情况。结论二代测序技术可对混合检材进行精细鉴别,为混合分型数据拆分提供更多线索和依据。

基于二代测序的24个STR基因座序列多态性

目的对95名中国汉族无关个体的24个STR基因座序列多态性进行调查。方法采用Thermo Fisher公司25重早期测试试剂盒进行STR基因座复合扩增,应用HID-Ion AmpliSeq^(TM)文库试剂盒进行文库构建,使用Ion PGM^(TM)基因测序仪进行测序反应,对Ion Torrent Suite^(TM) v4.6软件显示的STR基因分型结果分析评估,使用PowerStats分析软件计算法庭科学参数,并与STR长度多态性的参数进行比较。结果 24个STR基因座共观察到252个不同重复序列的等位基因。其中,12个STR基因座具有相同长度的不同等位基因核心序列,其累计随机匹配概率为3.5×10^(-15),其累计非父排除率达0.999 998 2。序列多态与长度多态STR的累计随机匹配概率相差两个数量级。结论针对调查的中国汉族人群,本文24个序列多态STR基因座具有较好的个体识别能力,该数据为法医STR基因座序列多态性研究提供很好的参考。

微生物群落变化在死亡时间推断中的研究进展

微生物在环境中无处不在,几乎占据了所有的栖息地。根据人体微生物组计划报道,健康成人体内90%的细胞都是微生物。那么,人死后微生物是否继续存在?会有怎样的变化?随着微生物组学和测序技术及人工智能技术的发展与成熟,国内外研究者们利用高通量测序技术发现,微生物群落会呈现出一定的演替规律,它们与死亡时间(postmortem interval,PMI)有一定的关联,同时利用人工智能技术结合测序后的微生物数据,能挖掘出有利于PMI推断的更深层的规律和有用的信息,这为PMI的推断打开了新的突破口。本文综述了近年来基于死后微生物群落变化的研究进展,揭示其在法医学PMI推断中的潜在应用价值。

以CE-PCR产物为模板的STR序列多态分型方法

目的实现以荧光标记复合扩增产物为扩增模板的STR序列多态分型。方法筛选常用STR分型试剂盒基因座并设计引物,构建常染色体STR复合扩增体系。分别以毛细管电泳(CE)试剂盒GlobalFilerTM、PowerPlex?21和IdentifilerTM Plus的扩增产物为模板,扩增、建库测序及数据分析,评估体系分型准确性及对CE扩增产物的通用性,并与Precision ID GlobalFilerTM NGS STR Panel体系进行比较。结果该复合扩增体系能够从3款CE试剂盒的扩增产物中获得所有基因座的正确分型和序列多态信息,其体系均衡性和杂合子均衡性亦良好,且均优于Precision ID体系。结论该复合扩增体系建立了CE技术与二代测序技术之间的桥梁,实现了检材的零利用,能够进一步挖掘荧光标记扩增产物的STR序列多态信息,是对现有技术的提升和有效补充。