表观遗传学及其在同卵双生子研究中的新进展

表观遗传学是指不改变DNA序列的可遗传的基因表达改变.是多细胞真核生物的重要生物学现象.DNA甲基化、基因组印记、组蛋白乙酰化、组蛋白甲基化、染色质重塑、假基因和小分子RNA等是表观遗传学的主要研究内容.同卵双生子(monozygotic twins,MZ)是由一个受精卵分裂发育而成的双胞胎,二者具有完全相同的基因组DNA序列.从经典遗传学的角度,使用短串联重复序列(short tandem repeat,sTR)和单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)等遗传标记均不能对其进行有效的个体甄别.因此,寻找新的遗传标记显得尤为重要,最新表观遗传学领域的研究成果表明.MZ个体间DNA甲基化差异显著,这为甄别MZ个体提供了新的策略.本文对表观遗传学的概念、研究内容及表观遗传学在MZ鉴别中的应用前景进行了综述.     

应用常染色体STR基因座共有等位基因数判别全同胞关系

目的建立基于常染色体STR基因座共有等位基因数的全同胞关系判别标准。方法根据280对全同胞及2003对无关个体Identifiler系统15个STR基因座的分型结果,对15个STR基因座的共有等位基因数（S15）和全同胞指数（FSI）进行统计,应用SAS8.2软件包得出Fisher判别函数并与ITO法结果进行比较。结果全同胞对及无关个体对中共有等位基因数目均符合正态分布。采用Identifiler系统15个STR基因座共有等位基因数进行全同胞关系判别时,判别函数分别为：ZFS=3.26970S15-31.51174和ZUI=1.70058S15-8.52411。用上述判别函数进行全同胞/无关个体关系判别时的平均错判率为0.0298。15个STR基因座共有等位基因数法、CODIS13个STR基因座共有等位基因数法与ITO法判别结果差异无统计学意义。结论应用常染色体STR基因座的共有等位基因数判别全同胞关系简便、可信,易于掌握且不受STR基因座等位基因频率的影响。     

新一代遗传标记——InDel研究进展

法医DNA分型经历了三代遗传标记的研究,短串联重复序列(short tandem repeat,STR)作为比较成熟的工具已被广泛运用于法医生物学鉴定中。进一步对人类基因组的探索,先后发现了单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)、插入/缺失(Insertion/Deletion,InDel)等一系列遗传标记,而其中InDel作为新型的遗传标记,基本兼具各类遗传标记的优点,受到包括医学分子生物学和法医生物学在内各领域的广泛关注。本文就InDel的研究历史与相应的成果进行简单总结与回顾,以时间轴与研究目的为主要的分类指标,重点关注以多个InDel联合作为遗传标记的多重扩增系统(常染色体或X染色体)在法医生物学及人类学研究中的进展,并对今后该领域研究的方向与暨待解决的问题进行了综述。     

X染色体上18个InDel多重PCR系统的建立

目的对X染色体上的插入/缺失(Insertion/Deletion,InDel)遗传标记进行研究,筛选18个基因座建立可用于中国汉族人群法医DNA鉴定的辅助分型系统。方法采用人类基因组浏览器和dbSNP数据库筛选得到18个X-InDel基因座,用Primer 3软件包设计多重复合扩增PCR引物,依据扩增片段长度分为3组,分别用FAM、HEX和TAMRA三种荧光素标记,建立多重PCR体系。对中国汉族和主要的四大少数民族(回族、维族、蒙古族和藏族)进行群体遗传学调查及对比分析。结果成功研制了一个包含18个X-InDel基因座和Amelogenin性别鉴定基因座的复合荧光多重PCR扩增体系,命名为InDel X-18PLEX系统。多态性调查显示这18个X-InDel基因座在5个主要民族中等位基因频率分布符合Hardy-Weinberg平衡,但各等位基因的频率分布差异具有统计学意义。在中国汉族人群中,该系统在女性群体和男性群体的累积个人识别率分别为0.999999 4、0.99988,在三联体和二联体的累积平均排除率分别为0.999992和0.99。结论 InDel X-18PLEX系统能够满足成为法医DNA鉴定辅助性试剂盒的要求,可以成为部分疑难案件的补充分析工具。     

共有基因座数和等位基因数用于结直肠癌组织的身源认定

目的 探讨结直肠癌组织中STR基因座变异情况及其身源认定方法. 方法 用Identifiler系统对50对新鲜结直肠癌组织及其身源正常组织(CR-N)组进行STR分型,计算CR-N组中变异STR基因座及全不同基因座数(A0)、半相同基因座数(A1)、全相同基因座数(A2)和共有等位基因数(IAn),比较CR-N组、无关个体对(UI)组和全同胞对(FS)组中上述参数的分布差异,通过判别分析建立判别函数.结果 结直肠癌组织中STR基因座基因型改变发生率为3.33%.CR-N组中A1、A2和IAn呈显著偏态分布并与其在UI或FS组中分布差异显著.依据IAn、A1/A2分别建立了CR-N与UI、CR-N与FS的判别函数,其对结直肠癌组织身源认定错判率均为0.00%. 结论 结直肠癌组织中STR基因座基因型改变发生率较高;本研究所建立的判别函数是进行结直肠癌组织身源认定的一种可行方法.     

甲醛固定石蜡包埋组织STR分型检测

目的评估10%甲醛固定石蜡包埋组织STR分型结果的影响因素。方法采用QIAGEN法、IQ法、Chelex法对2具新鲜尸体在尸检时常规制备的心、脑、肝、脾、肾、肺、胃、肠石蜡包埋组织进行DNA提取,用AmpFlSTR Identifiler试剂盒进行PCR扩增,在3100-Avant上完成片段分析。另外对15个案例中室温保存1～5年的心、肝、肺、肠存档石蜡包埋组织共56份采用同样的方法进行STR分型。以STR基因座检出率评估分型有效性。结果各种组织DNA片段均随着保存时间延长而持续降解,其中心、肺组织STR基因座检出率与保存时间存在线性相关。相同保存时间时,各种组织基因座检出率差异有统计学意义。其中以肺组织在不同保存时间中基因座检出率最高。结论在甲醛固定时间一定的条件下,存放时间、组织类型、DNA提取方法和PCR模板质量浓度是影响石蜡包埋组织STR分型的重要因素。     

TaqMan探针技术用于X-SNP位点的分型

目的建立一种基于TaqMan探针技术的快速、准确且经济的实时荧光PCR方法,用于检测X染色体上的单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)。方法选择X染色体上的13个SNP位点(X-SNP),针对每个位点分别设计1对PCR引物和TaqMan探针,进行实时荧光PCR扩增,对X-SNP位点进行分型。结果13个位点均符合Hardy-Weinberg平衡;多态信息含量分布为0.3497～0.3750,杂合度为0.4537～0.5021。建立的方法能够用于X-SNP位点的基因分型,检测结果与DNA测序结果完全一致。结论基于TaqMan探针技术的等位基因特异的实时荧光PCR方法灵敏、简单、快速,可实现对X-SNP位点的分型检测;所选择的13个X-SNP位点具有高信息量,在法医遗传学中具有潜在的应用价值。     

采用STR和SNP遗传标记鉴定全同胞姐妹关系

目的 通过对常染色体和X染色体遗传标记的检测,探讨全同胞姐妹关系的鉴定策略.方法 提取姐妹个体的DNA,采用SinofileTM试剂盒检验常染色体上的15个STR基因座、采用Mentype(R) Argus X-8试剂盒和多重X染色体STR检测试剂盒检验X染色体上的17个STR基因座,同时采用TaqMan技术对11个X-SNP位点进行分型检测.结果 依据常染色体STR基因座的检测结果计算全同胞指数,不排除被检个体的同胞姐妹关系:X染色体上各个STR基因座和SNP位点均检见1～2个相同的等位基因,进一步支持被检个体的同胞姐妹关系.结论 对于全同胞姐妹关系的鉴定案例,除了检测常染色体STR基因座外,还可以从X染色体上选择多态性遗传标记进行检测,获得更多的遗传信息.     

30个InDel位点在华东汉族和畲族人群的法医学应用

目的 评估Investigator（R） DIPplex试剂盒中30个插入/缺失（insertion/deletion,InDel）多态性位点在华东汉族和畲族人群的法医学应用价值.方法 采用Investigator（R） DIPplex试剂盒对华东地区565名汉族和119名畲族无关个体进行分型检测,统计分析30个位点的等位基因频率和群体遗传学参数.结果 在华东汉族人群中平均Ho为0.413 3,平均DP为0.551 1,平均PIC为0.320 0.在畲族人群中平均Ho为0.389 6,平均DP为0.543 3,平均PIC为0.3100.30个位点在汉族、畲族人群中均符合Hardy-Weinberg平衡（P＞0.05）.结论 Investigator（R） DIPplex试剂盒包含的30个位点在华东汉族和畲族中多态性良好,在特殊亲权鉴定案件中可作为良好的补充体系.     

依据共有STR基因座数判别全同胞关系

目的建立并探讨基于共有STR基因座数的全同胞关系判别方法。方法根据280对全同胞（fullsibling,FS）及2 003对无关个体（unrelated individual,UI）Identifiler系统15个STR基因座的分型结果,采用计数法计算全不同基因座数（A0）、半相同基因座数（A1）和全相同基因座数（A2）,依据ITO法计算每对受试者的全同胞指数（FSI）,应用判别分析得出基于共有基因座数或FSI进行全同胞及无关个体关系判别的Fisher判别函数,并比较其判别效能。结果全同胞对中的A1、A2和无关个体对中的A0、A1均呈正态分布,全同胞对中的A0和无关个体对中的A2均呈偏态分布。A1在两组人群中的分布差异无统计学意义（P〉0.01）。同时采用A0和A2建立的全同胞及无关个体关系的判别函数分别为ZFS=0.99817A0＋4.24442A2-12.77970和ZUI=2.014 56 A0＋1.546 58 A2-7.280 76。采用上述判别函数进行全同胞及无关个体关系判别的平均错判率为0.049 0。上述判别函数的判别效能与基于FSI的判别函数的判别效能差异无统计学意义。结论可以采用Identifiler系统的共有基因座数进行全同胞及无关个体关系的判别,所建立的判别公式的判别效能与经典ITO法相近。