在群体遗传学分析过程中，发现了一个与D21S2055位点相关的大型非梯状等位基因

《Journal of Forensic and Legal Medicine》：Identification of a large off-ladder allele of the D21S2055 locus during population genetics analysis

　　短串联重复序列（STR）作为高变异性分子标记，在法医个体识别和亲权鉴定中具有重要应用价值。本研究针对福建汉族人群的D21S2055非CODIS STR位点展开分析，发现存在21个核心等位基因（16.1-38 bp重复单元）和一个罕见的57.2大非 ladder等位基因，其群体遗传学参数PD=0.9683、PE=0.7368、PIC=0.8565，表明该位点具有较高的分辨力和信息含量，但需注意特殊等位基因对法医鉴定的潜在影响。

　　

林宏琴|陈电|余红|韩莉莉|赖莉

福建医科大学胜利临床学院，福州大学附属省立医院，福建福州，350001，中国

摘要

由于人类基因组中短串联重复序列（STR）的高度多态性，它们在法医DNA分析中被广泛使用。目前，联合DNA索引系统（CODIS）中的STR是大多数通用法医试剂盒中的主要检测目标。此外，非CODIS STR可以作为解决复杂亲子鉴定案件、进行进化研究和群体遗传学分析的宝贵补充工具。与CODIS STR一样，也不断发现了一些特殊的DNA谱型[1]。在本研究中，我们调查了来自中国福建省的258名无关个体的位点的等位基因分布和群体遗传学参数。该位点表现出显著的遗传多样性，共有21个不同的等位基因，其长度范围大多在16.1到38个碱基对之间。值得注意的是，还发现了一个较大的非标准等位基因57.2，该等位基因也被纳入了研究结果。该等位基因的核心重复序列为[CTAT]₂CTAA[CTAT]GTAT[CTAT]₁₁[TATC]₃[TATC]₁₅TACTATCTCTATAT[CTAT][TATC]₃TAT[TATC]₁₄[TATC]₂。

群体遗传学参数包括区分度（PD）、排除亲子关系的概率（PE）和多态性信息含量（PIC），分别为0.9683、0.7368和0.8565。总之，在将非CODIS STR应用于法医鉴定之前，进行群体遗传学分析是必要的。特别需要注意那些可能超出指定位点区域或与相邻位点重叠的较大非标准等位基因。

引言

短串联重复序列（STR）约占人类基因组的3-5%，是由1-6个碱基对的重复单元组成的高度多态性重复序列[2]。STR的变异性包括重复单元长度的变化、核心序列的结构排列以及核苷酸序列组成。由于其在重复长度上的高度多态性，15-20个核心位点的STR分析在无关个体间的区分度超过10^18，这使得这种方法成为法医工作的黄金标准，尤其是在个体识别和亲子鉴定方面[3]。

联合DNA索引系统（CODIS）由FBI开发，最初专注于13个核心STR位点的标准化分析（2017年扩展到20个核心位点）[4]。虽然CODIS核心位点集是商业STR试剂盒（如Promega的PowerPlex 16 HS、Thermo Fisher的GlobalFiler）的主要模板，但位点选择标准存在固有的群体特异性优化偏差，因为其最初是使用以高加索人为中心的参考数据集开发的，同时纳入的亚洲等位基因频率数据有限[5]。非CODIS STR作为强有力的补充工具，可以增强法医遗传谱型的系统区分度，尤其是在遗传多样性较高的群体中，例如中国的人群[6]、[7]、[8]、[9]。与针对高加索人群优化的CODIS核心位点不同，一些非CODIS STR在中国人群中表现出更高的多态性信息含量（PIC）和等位基因多样性[10]、[11]。非CODIS STR的应用可以有效降低随机匹配概率（RMP），并通过提高似然比来更精确地识别远亲关系（第三代或第四代堂/表亲）[12]。此外，中国各省正在开发针对非CODIS STR等位基因频率的群体特异性数据库。

D21S2055位点位于21q22染色体上，距离21号染色体的着丝粒40.49 cM[13]。基于我们实验室之前的研究结果，我们建议位点可以用作检测21号染色体额外的分子标记，这可能是唐氏综合征（DS）的指标[14]。

D21S2055位点通常是几种非CODIS补充试剂盒（如Investigator HDplex）的关键组成部分，其特征是重复序列结构为CTAT基序。2021年，中国国家标准化管理委员会发布了DNA数据库中STR位点的数据结构列表。D21S2055位点的复杂重复序列被描述为(CTAT)aCTAA(CTAT)bN₃₀(TATC)c[15]。随后，在2024年发布了另一种更简单的重复结构[CTAT]aN₃₀C[TATC]b[16]。

本研究旨在评估位点在中国福建汉族人群中的法医适用性。研究针对来自福建省的258名无关汉族个体进行了群体分析，并计算了相应的法医群体遗传学参数。此外，还报告了一个位于位点之外的较大非标准等位基因，根据其DNA序列将其命名为57.2。

样本

样本

根据知情同意的原则，从258名无关个体中各采集了2毫升血液，这些个体的祖先三代以来都居住在福建省。使用Chelex-100方法提取了DNA样本[17]。随后选取了在位点具有非标准等位基因的个体，采集了5毫升静脉血用于DNA测序。EDTA-K2作为抗凝剂使用

等位基因频率和法医遗传学参数

D21S2055位点至少有21个不同的等位基因，长度范围从16.1到38个四核苷酸重复序列不等，还包括一个较大的非标准等位基因57.2。D21S2055位点的等位基因频率见表1。法医群体的遗传学参数计算结果如下：HE为0.8721，PD为0.9687，PE为0.7388，PIC为0.8576。

值得注意的是，检测到了一个较大的非标准等位基因57.2，其等位基因频率为0.0019。统计分析证实了这一点

讨论

目前，仅依赖CODIS STR在实现可靠的生物地理祖先推断、复杂的DNA混合谱型解释和远亲关系分析方面存在局限性[19]。群体遗传学分析表明，非CODIS STR的多态性和法医实用性可与CODIS STR相媲美。

D21S2055位点位于21q22.2，被用作多个非CODIS STR补充试剂盒中的四核苷酸微卫星标记

未引用的参考文献

[18]。

披露声明

作者声明没有利益冲突。

作者贡献

赖莉构思并设计了该项目。韩莉莉和余红收集样本并提取DNA。林宏琴和陈电分析样本并收集数据。林宏琴撰写和编辑了论文。赖莉修订了最终稿件。所有作者均已阅读并批准了最终稿件。

数据可用性

作者确认支持本研究结果的数据可以在文章及其补充材料中找到，也可以从通讯作者处获得。

伦理批准

本研究获得了福建省医院伦理委员会的批准（批准编号：K20210461，批准日期：2021年4月15日）。

在样本收集之前，所有参与者都签署了知情同意书，所有程序均遵循了《赫尔辛基宣言》（1964年）规定的伦理指南。人类伦理：所有必要的伦理批准均已获得，研究符合伦理标准。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

资助

“福建省科技创新联合基金（资助编号2023Y9353）”和中国自然科学基金（资助/奖励编号：2025J01064）

利益冲突声明

? 作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

我们感谢为这项研究提供样本的志愿者们。