中国汉族人群个体身高特征的遗传学研究

Along with the accelerating of internationalization and raising level of intelligent crime，it becomes more and more difficult to solve a crime case. Multiplex short tandem repeats (STRs) detection technique is not enough for the forensic DNA to support the public security work, because of its role of comparison. In the circumstance of no match DNA profile or other lead, a crime case will often become a cold case. If we can predict the externally visible characteristics (EVCs) of unknown persons with DNA left at the crime scene, the crime investigation will get more leads, which makes it easier to find a suspect. Compared with STRs, single nucleotide polymorphisms (SNPs) can recover more information of EVCs because SNPs widely distributed on the coding and non-coding region of DNA. In this project, we aim to explore the genetic basis of adult height of Han Chinese using genome-wide association studies. The research goal is to identify a panel of gene and SNPs that closely related adult height. And to analyze the correlation of height related SNPs with gender and territory within China. A multiplex SNPs detection system will be optimized and a computational model will be constructed. We use the system to predict adult height by detecting SNPs genotypes of unknown person. This project can form a research platform for molecular photofitting predicting phenotype and morphology using DNA. This project can form more scientific weapons to support public security work and crime investigation.

伴随国际化进程的加快和犯罪智能化水平的提高，案件侦破难度不断加大。以短串联重复序列（STRs）扩增检验为主的技术方法难以满足公安实战需求。其作用更多局限在"比对"和提供证据方面。对于既无目标嫌疑人，又无其它线索的案件，案件侦查往往陷入被动。如果能够充分利用现场检材蕴含的遗传信息刻画嫌疑人的外貌等特征，即可主动"查找"嫌疑人。与STRs相比，单核苷酸多态性（SNPs）广泛分布在基因组中的编码区和非编码区，其在人的外形体貌等表型推断刻画方面具有独特的作用。本项目拟通过全基因组关联分析等技术，探索相关遗传基因与健康成人身高的关系，确定与中国汉族人群身高相关SNPs基因位点，计算基因型频率，评价相关性，建立复合检验体系，研制从基因水平推断身高的计算公式和预测模型，为基于DNA的人物体貌特征刻画奠定基础，使法医遗传学更好的为公安实战服务。

研究背景:.成年人身高是一个典型的复杂性状，其表型特征具有相对较高的遗传性，且受多基因共同调控。成年人身高的遗传推断研究可以应用于多个领域中，比如在法庭科学领域可以为案件侦查提供参考线索。目前国际上已知的大多数身高相关位点都是基于欧洲人群获得的，比如2014年GIANT研究发现的697个位点等，而在东亚人群中缺少相关遗传研究。.研究内容:.本研究通过调研、总结国际研究成果，以中国健康成年人群为研究对象，对身高相关位点进行了验证和全基因组分析挖掘，筛选出一系列中国人群身高相关SNP位点，建立了复合检验体系，对不同人群遗传背景对身高遗传的影响进行了深入分析，构建了多种身高预测模型并评估其准确性。.重要结果及关键数据:.本项目共完成了2000份中国不同地域人群样本的采集，通过文献调研，汇集成约2000个SNP位点的备选位点列表。研究首先采用全基因组测序、芯片检测的方式获取59例样本基因组数据并进行GWAS分析。随后，根据来源人群等因素，选取275个身高关联SNP位点，用质谱方法检测了266个中国汉族样本。根据位点筛选结果，建立了包含31个身高相关SNP位点的法医学复合扩增体系，使用多元线性回归和逻辑回归分析了这些位点与汉族人群身高之间的遗传关联。为了比较不同人群的遗传背景差异对身高遗传结构的影响，项目使用697个GIANT位点，通过多种方法在中国亚欧混合人群、北欧人群、千人基因组人群中进行了身高遗传差异比较。.综合以上成果，分别采用加权等位基因求和、多基因评分、机器学习三种算法建立了身高定性预测（AUC=0.67~0.70）和个体身高预测模型（平均误差±5.45cm），评估了其效果和应用前景。.科学意义:.项目研究成果对于中国人群身高遗传机制的理解，身高遗传的亚欧差异，身高预测模型的算法选择等提供了极具价值的参考数据，为中国人群身高遗传的基础研究做出了理论贡献。同时，项目所建立的身高相关位点法医学复合扩增体系、身高预测模型展现出了较好的应用潜力。将来有望实现项目成果在法医学等领域的转化应用，创造社会经济效益。