Nonbinary SNP 遗传标记在法医亲子鉴定中的应用研究

STR (short tandem repeats) mutations frequently occur in forensic paternity testing, because STR has relatively high mutation rate. The high mutation rate leads to the failure even the inaccuracy to identify parent-child relationship. Previous studies and our researches have shown that Nonbinary single nucleotide polymorphisms (SNPs) possesses quality of low mutation rates and have been regarded as potentially effective markers in forensic utility. In this study, we aim to develop an effective method to choose SNP from database and analyze them by Haloplex Target Enrichment System pooling method to obtain allele types and the allele frequency. Thereafter, we verify the Haloplex results by pyrosequncing method and select forensically applicable Nonbinary SNPs. All selected SNP loci are combined in one multiplex PCR reaction to develop a SNaPshot-based SNP-typing assay for forensic paternity testing. Then based on family samples, the mutation rate of Nonbinary SNP is examined by this assay. Through this research, we will provide a new effective assay in forensic paternity testing and meanwhile , establish data support for Nonbinary SNP's application of forensic science and other related subjects.

短串联重复序列在遗传过程中具有较高的突变率，在用于法医亲子鉴定时经常出现不符合遗传学规律的现象，导致无法判断亲子关系甚至错误判断亲子关系。非二等位基因单核苷酸多态性（Nonbinary SNP）在以往的研究以及本课题前期工作中提示是一种具有低突变率的潜在法医学遗传标记。本研究将利用生物信息学方法从数据库中选择SNP，利用混池样本Haloplex靶向基因捕获芯片技术，寻找全基因组中的Nonbinary SNP；通过焦磷酸测序技术，验证芯片结果、筛选可用于法医亲子鉴定的Nonbinary SNP并建立数据库；基于筛选结果，利用SNaPshot法建立荧光复合体系，并检测家系样本，研究Nonbinary SNP在法医亲子鉴定中的应用价值和突变率。本研究将为法医亲子关系鉴定提供一种新的技术手段，同时可以建立Nonbinary SNP基因频率数据库，为其在法医及其它学科中的应用提供数据支持。

短串联重复序列是目前最常用的法医用遗传标记。但STR在遗传过程中具有较高的突变率，在用于法医亲子鉴定时经常出现不符合遗传学规律的现象，导致无法判断亲子关系甚至错误判断亲子关系。非二等位基因单核苷酸多态性在以往的研究以及本课题前期工作中提示是一种具有低突变率的潜在法医学遗传标记。本研究利用新一代测序技术从中国汉族人群混池样本中筛选到了3400余个Nonbinary SNP基因座。运用盐析法，从100名长沙地区汉族无关个体基因组提取DNA，建立DNA样本池。利用PSQ测序技术，调查在长沙汉族人群中SNP的等位基因数量，从候选47个SNP中筛选出40个基因座。通过对15名个体DNA样本的单独测序检测，我们在40个多位基因SNP基因座观察到了所有120个等位基因。基于上述15个DNA样本，建立了2个多等位基因SNP的复合扩增体系（各包含20个基因座），扩增结果稳定，重复性好。以复合扩增产物为模板进行了多重单碱基延伸反应，用毛细管电泳检测结果显示分型准确，结果可靠。40个三等位基因SNP荧光复合检测系统对长沙地区100个无关汉族个体检测结果显示系统累计非父排除率大于0.9999，累计个人识别率达到了0.999999999999。对于法医可行性样本的检测结果显示：该系统对降解检材的检出率优于STR系统；当DNA模板量只有0.5ng时，系统的分型结果仍然稳定完整；该系统种属特异良好，对6种不同生物样本的分析中均无荧光检测信号。最终，本研究从中国汉族人群中筛选到了40个非二等位基因SNP，通过这些基因座建立了一种基于非二等位基因SNP遗传标记的法医学复合检测试系统，相较于二等位基因SNP只用少量的基因座就达到了较高的系统效能，同时也弥补了STR因突变而影响亲子鉴定结果的缺点以及分析降解样本的不足。该非二等位基因SNP可一次性快速、准确地获得生物检材的40个多等位基因SNP遗传标记的分型，为法医个人识别和亲子鉴定提供了一种新的技术手段。