基于poisson分布的sr基因座平均突變率的估計(jì)

基于poisson分布的sr基因座平均突變率的估計(jì)

str-key是人類遺傳的重要遺產(chǎn)，也是以往法醫(yī)證據(jù)鑒定中使用最廣泛的遺傳標(biāo)記。STR基因座的突變現(xiàn)象近年來已有許多文獻(xiàn)報(bào)道,美國血庫協(xié)會(AABB)2008年報(bào)道的父源突變率在0.007%~0.371%之間,國內(nèi)報(bào)道的突變率在0.008%~0.344%之間[2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16]。單個(gè)鑒定或研究機(jī)構(gòu)由于檢測例數(shù)有限,觀察到的突變現(xiàn)象有限,難以全面反映這些STR基因座在中國漢族人群中的突變規(guī)律。而大樣本突變數(shù)據(jù)對于存在疑似突變的親權(quán)鑒定案例的親權(quán)指數(shù)的計(jì)算的重要性是顯而易見的。為此,作者查閱了近年來國內(nèi)公開發(fā)表的STR突變數(shù)據(jù),并對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析歸納,試圖通過文獻(xiàn)數(shù)據(jù)對這些STR基因座在中國人群中平均突變率進(jìn)行估計(jì),以期為日常疑似突變檢案中親權(quán)指數(shù)的計(jì)算提供相對精確的突變率數(shù)據(jù),提高鑒定結(jié)論的可靠性。美國應(yīng)用生物系統(tǒng)公司生產(chǎn)的AmpFLSTRIdentifilerTM和美國普洛麥格公司的PowerPlex16TM是國內(nèi)外應(yīng)用最多的兩種試劑盒。兩種試劑盒共包含CSF1PO、D13S317、D16S539、D18S51、D19S433、D21S11、D2S1338、D3S1358、D5S818、D7S820、D8S1179、FGA、TH01、TPOX、vWA、PentaD、PentaE等17個(gè)STR基因座。本研究對上述17個(gè)STR基因座文獻(xiàn)報(bào)道的突變數(shù)據(jù)進(jìn)行了文獻(xiàn)分析,現(xiàn)報(bào)告如下:1數(shù)據(jù)和方法1.1數(shù)據(jù)收集1.1.1突變數(shù)據(jù)。1.1.2突變病例1來源于我中心日常檢案。1.2方法1.2.1平均突變率的計(jì)算記錄每個(gè)有效文獻(xiàn)中的所有突變STR基因座的名稱、被調(diào)查的減數(shù)分裂總次數(shù)、突變的次數(shù)。按式(1)計(jì)算每一STR基因座的突變率。突變率的95%可信區(qū)間(95%CI)依據(jù)Poisson分布的近似正態(tài)分布法進(jìn)行估計(jì)。比較不同地區(qū)同一STR基因座突變率的95%CI,對于95%CI無重疊的突變數(shù)據(jù)進(jìn)行合并,計(jì)算合并后的平均突變率。合并計(jì)算的不同STR基因座的平均突變率的比較采用Cochran-Mantel-Haenszelχ2比較。檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05。1.2.2str基因組織檢測使用美國應(yīng)用生物系統(tǒng)公司AmpFLSTRIdentifilerTM試劑盒進(jìn)行15個(gè)STR基因座(性別位點(diǎn)除外)基因分型,2個(gè)位點(diǎn)以下不符合的列為疑似突變檢案,使用珠?？频巧锕こ逃邢薰維TRtyper-10TM試劑盒加做9個(gè)STR基因座。若加做的9個(gè)基因座均不排除,則前面的不符合基因座按突變情況計(jì)算親權(quán)指數(shù),所有24個(gè)基因座的相對父權(quán)概率>0.9995(累積親權(quán)指數(shù)CPI>1999)的認(rèn)定為親子關(guān)系確立但存在突變的檢案。2結(jié)果2.1文獻(xiàn)報(bào)道內(nèi)容按照擬定的檢索關(guān)鍵詞和總減數(shù)分裂次數(shù)不少于500次的標(biāo)準(zhǔn),共篩選獲得15篇文獻(xiàn)[2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16]。這15篇文獻(xiàn)報(bào)道的數(shù)據(jù)及本中心數(shù)據(jù)分別來自福州、廣州、深圳、北京、濟(jì)南、武漢、上海、南昌、廣西、海南和廣東汕頭。累計(jì)觀察的FGA等17個(gè)親權(quán)鑒定常用STR基因座的減數(shù)分裂次數(shù)均超過1萬次。最少的為D19S433,為1.4106萬次,最多的為vWA,為5.0210萬次。2.2同str基因座突變率的比較依據(jù)文獻(xiàn)數(shù)據(jù),采用Poisson分布的近似正態(tài)分布法估計(jì)中國不同地區(qū)每一STR基因座突變率的95%CI。比較其95%CI發(fā)現(xiàn),文獻(xiàn)報(bào)道的中國不同地區(qū)同一STR基因座突變率的95%CI相互重疊,提示中國不同地區(qū)同一STR基因座突變率無顯著差異(P<0.05)。據(jù)此可將中國不同地區(qū)文獻(xiàn)報(bào)道的同一STR基因座的突變數(shù)據(jù)進(jìn)行合并,計(jì)算該STR基因座的在中國人群中的平均突變率(見表1)。17個(gè)STR基因座的平均突變率介于0.0120%~0.2078%,在中國人群中的累積突變率達(dá)到1.9836%。2.31兩組str基因座的平均突變率見表1。Cochran-Mantel-Haenszelχ2檢驗(yàn)示χ2CMH=192.7391(自由度=16),P<0.0001,即FGA等17個(gè)STR基因座平均突變率差異顯著。依據(jù)各STR基因座平均突變率的95%CI將這17個(gè)STR基因座分為三組:即PentaD、TH01、TPOX為低變異組,FGA、vWA、D18S51、PentaE、D21S11、CSF1PO、D8S1179、D2S1338為高變異組,其余的6個(gè)(D3S1358、D7S820、D19S433、D16S539、D5S818、D13S317)為中等變異組。低變異組與高變異組平均突變率的95%可信區(qū)間互不重疊,差異顯著(P<0.05)。2.4人群突變參數(shù)美國AABB2008年度報(bào)道FGA等15個(gè)STR基因座的突變率分為父源突變率和母源突變率。為與中國人群突變數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,從該報(bào)告中提取原始數(shù)據(jù)計(jì)算美國人群中相應(yīng)STR基因座的平均突變率并計(jì)算其95%CI,見表1。與中國人群相應(yīng)STR基因座的平均突變率比較,僅D13S317在兩個(gè)人群中差異顯著(P>0.05)。2.5采用離散度法計(jì)算親權(quán)指數(shù)2.5.1在評估實(shí)踐中的突變檢測方法3str基因座突變事件的間分平衡對于疑似突變案例中父權(quán)指數(shù)的計(jì)算,突變STR基因座的突變率對于父權(quán)指數(shù)的計(jì)算有顯著影響。筆者認(rèn)為最好是在國內(nèi)建立一個(gè)親權(quán)鑒定專家委員會,按統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)匯總各地鑒定或研究機(jī)構(gòu)的突變數(shù)據(jù),以得出全國范圍內(nèi)的STR基因座突變率,供各機(jī)構(gòu)共享。但在目前尚無這樣的共享數(shù)據(jù)的情況下,依據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道的中國不同地區(qū)STR突變率對中國人群的STR平均突變率進(jìn)行估計(jì)不失為一個(gè)可行方法,這也是本研究的目的所在。通過對不同地區(qū)同一STR基因座的突變數(shù)據(jù)進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn),中國不同地區(qū)人群中同一STR基因座的突變率并無顯著差異,這提示可將文獻(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行合并計(jì)算得出該基因座的在中國人群中的平均突變率。這一結(jié)果也與文獻(xiàn)報(bào)道相近。合并計(jì)算后,使觀察的各STR基因座減數(shù)分裂總次數(shù)均達(dá)到10000次以上,同時(shí)由于本研究的數(shù)據(jù)來源的廣泛性(突變數(shù)據(jù)分別來源于福州、廣州、深圳、北京、濟(jì)南、武漢、上海、南昌、廣西、海南、重慶、沈陽、長沙、杭州和廣東汕頭等15個(gè)不同地區(qū)),顯著提高了這一平均突變率對中國人群的代表性。STR突變數(shù)據(jù)呈典型的Poisson分布,在通過平均突率對FGA等17個(gè)STR基因座的突變規(guī)律進(jìn)行點(diǎn)估計(jì)的基礎(chǔ)上,依據(jù)Poisson分布的近似正態(tài)分布方法對其突變率進(jìn)行了區(qū)間估計(jì)(結(jié)果見表1),從而對中國人群中上述17個(gè)STR基因座的突變規(guī)律進(jìn)行了較為全面的描述,這一結(jié)果對于疑似突變案例中父權(quán)指數(shù)的計(jì)算具有重要的借鑒價(jià)值,提高鑒定結(jié)論的可靠性。本研究的數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明,無論是采用AmpFLSTRIdentifilerTM還是PowerPlex16TM試劑盒,累積突變率均接近1.75%,即約100例單親親子鑒定或50例雙親親子鑒定就可能遇上1~2例突變檢案,是親子鑒定實(shí)踐中一個(gè)不可回避的問題。通過對本中心1例疑似突變案例累積父權(quán)指數(shù)的計(jì)算可以發(fā)現(xiàn),由于單一機(jī)構(gòu)突變數(shù)據(jù)有限,采用本中心的突變數(shù)據(jù)進(jìn)行父權(quán)指數(shù)計(jì)算時(shí)會導(dǎo)致父權(quán)指數(shù)高估,易于得出肯定的鑒定結(jié)論。本文僅通過文獻(xiàn)分析對中國人群FGA等STR基因座平均突變進(jìn)行了粗略估計(jì),與美國AABB的數(shù)據(jù)相比存在明顯的不足。其一是中國人群的突變數(shù)據(jù)中僅有少量文獻(xiàn)對突變來源(父源或母源)進(jìn)行了甄別。通過美國AABB的數(shù)據(jù)可以看出,STR基因座突變率差異的主要原因有兩個(gè),一是基因座的不同,這也是本研究中提出將STR基因座變異程度分為三個(gè)等級的原因所在,二是突變來源,父源突變要顯著高于母源突變率,AABB數(shù)據(jù)顯示父源突變率與母源突變率最小的是D19S453(1.25倍),最大的D7S820則可達(dá)18.4660倍。其二是中國人群的突變數(shù)據(jù)中僅個(gè)別標(biāo)明了研究的民族。民族也是STR基因座突變率差異的原因之一,但依據(jù)對美國AABB2008年度數(shù)據(jù)的詳細(xì)分析,可以發(fā)現(xiàn)民族對于STR基因座突變率差異的貢獻(xiàn)要低于上述兩個(gè)主要因素。由于這個(gè)原因,可以推測表1所列出的中國人群的每一STR基因座的平均突變率更趨近于父源突變率。對于在實(shí)際檢案遇到的不同來源的突變,從AABB的數(shù)據(jù)來看,最好還是分別采用各基因座對應(yīng)的父源和母源突變率數(shù)據(jù)代入計(jì)算。陸惠玲等提出母源突變率按父源突變率的1/3.5代入計(jì)算是在母源突變數(shù)據(jù)不充分的情況下的一種權(quán)宜之計(jì)。為了更為全面地了解中國人群中親權(quán)鑒定常用STR基因座的突變規(guī)律,就需要國內(nèi)學(xué)者在收集更的更多的突變案例的同時(shí),詳細(xì)記錄突變來源、具體突變情況、被鑒定人的民族等更多、更全面的信息,并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。2.5.1.1某檢案使用美國應(yīng)用生物系統(tǒng)公司的AmpFLSTRIdentifilerTM試劑盒16個(gè)位點(diǎn)檢測結(jié)果見表2。FGA基因座發(fā)生了疑似突變。2.5.1.2使用珠?？频巧锕こ逃邢薰維TRtyper-10TM試劑盒加做10個(gè)STR基因座的結(jié)果見表3,全部位點(diǎn)不排除。2.5.1.3檢案累積父權(quán)指數(shù)的計(jì)算:1)根據(jù)上面的檢測結(jié)果,認(rèn)為該檢案