应用HLA微单倍型进行混合样本分析的研究

Currently, the primary methods used in DNA Mixture analysis are short tandem repeat (STR) typing by capillary electrophoresis(CE). However, CE-based STR typing has exposed some limitations like stutters and allele sharing, either due to the inherent structure feature of STRs or the limited number of markers that could be studied simultaneously by CE. Thus, the identification of minor DNA alleles in a mixture requires a minor DNA fraction of at least 5%. A microhaplotype locus is defined by at least two linked single nucleotide polymorphisms (SNPs). Highly polymorphic microhaplotype locus can fulfill the forensic objective of the STRs in mixture detection through low mutation rates, no stutters and fewer allele sharing. However, the polymorphisms of currently available microhaplotypes are not high enough. In this project, a set of highly polymorphic microhaplotypes will be screened systematically in the human Leukocyte antigen (HLA) region. An HLA microhaplotype detection panel will be developed with the ease of next-generation sequencing, and the efficiency will be tested using DNA mixtures. An analytical scheme will also be explored accordingly. This study should be able to increase the detection sensitivity and efficiency of DNA mixtures, further enhance the evidence value of a mixed samples, assist criminal investigations, which will be of great significance in maintaining public security.

混合样本是法医实践中常见检材，其有效的检测可为案件侦查提供重要线索，并为案件定性提供科学依据。目前混合样本检测多采用基于毛细管电泳（CE）的短串联重复序列(STR)分型技术，存在影子带和等位基因共享等多种问题，灵敏度只有5%，其实际应用受限。近年来，基于下一代测序（NGS）技术的微单倍型检测在法医物证领域中的应用凸显优势。对于混合样本的分析，微单倍型可弥补STR分型技术中有影子带的缺陷，并且若其多态性足够高则可降低等位基因共享的可能性，具有很高的潜在应用价值。然而目前所筛选的微单倍型多态性仍不够高，不能满足实践需求。本项目拟在人类白细胞抗原（HLA）区域筛选若干个高度多态性的微单倍型，结合NGS技术，构建HLA微单倍型复合检测体系，检验该体系对混合样本的检测效能，并制定应用HLA微单倍型检测混合样本的分析方案。此研究预期可提高混合样本检测灵敏度及检测效能，有利于充分发挥混合样本的证据价值。

混合样本是法医实践中常见检材，其有效检验可为案件侦查提供重要线索、为案件审判提供科学依据。实践中，混合样本检测多采用基于毛细管电泳（CE）的短串联重复序列（STR）分型技术，存在分型图谱具有影子带、可复合检测的基因座数目有限等多种问题，检验灵敏度只有5%。微单倍型是一种新型遗传标记，因具有突变率低、无影子带等特点其在混合样本分析中显示出良好应用前景，但多数已报导微单倍型存在多态性不足的问题。本项目从新遗传标记筛选、HLA区域及全基因组范围的微单倍型遗传标记库建立、微单倍型复合检测体系构建、微单倍型标记库的混合样本检测效能评估等多方面开展研究。最终，项目组建立了从基因组数据（转录组数据亦适用）中搜寻微单倍型遗传标记的技术方案；筛选并建立了高度多态性微单倍型遗传标记库；利用复合扩增技术结合下一代测序技术（NGS）建立了检测片段短（<200bp）、灵敏度高的（可检测次要组分占1%的二人混合样本）法医微单倍型检测体系；建立了微单倍型高通量检测的数据分析方法；通过检测模拟及人工混合的多人混合样本，评估了微单倍型遗传标记在混合样本分析中的应用价值。最后，项目组评估了所建立微单倍型检测体系在法医物证其他领域（如复杂亲缘关系分析）的应用效果，以拓展该体系的转化应用范围。本项目所建立的高度多态性微单倍型遗传标记库扩大了已报导高度多态性微单倍型标记库，为混合样本分析提供了新的遗传标记储备和解决方案。所建立的微单倍型遗传标记搜寻技术方案及高度多态性微单倍型的复合检测体系提高了混合样本检测灵敏度及检测效能，且有利于微单倍型遗传标记在法医实际应用中的推广。