亲子鉴定-短串联重复DNA片段长度法

1 原理

短串联重复DNA片段长度法是目前较成熟的“亲子鉴定”方法。

短串联重复DNA，英文叫作“Short Tandem Repeat”，简称“STR”。举例来说，AGCAGCAGC，一连串几个“AGC”的序列重复，就叫做“短串联重复DNA”。这种短串联重复DNA又被称为“微卫星DNA”，“microsatellite DNA”。

选取基因组多个短串联重复区域（已有比较明确的研究），采用特异性引物扩增（注意引物设计，要使得目标产物长度分布不相同），然后采用毛细管电泳对目标产物测长度。

由于两个人同时多个位点的短串联重复长度一致的概率极低（如下解释），所以可以通过此方法把人区分开来（同卵双胞胎不可以）。

以ABI公司出品的GlobalFiler亲子鉴定试剂盒为例，其检测23个位点。

如果一个STR位点有从11个重复到20个重复，共10种变化的可能性。人类是二倍体，即 （10*10）/2=50种变化（为什么除以2，排列组合，不区分父源、母源）。那么我们检测23个这样的位点，就会有50^23的变化可能性，理论上1.4 x 10^25个人当中，才会有两个人有完全相同的STR情况。

如果孩子一半的STR信号可以与一个男人的一半STR信号对上那么这个男人就是这个孩子的生物学父亲。反之他们之间就没有亲子关系。这就是亲子鉴定的基本原理。

2 实验操作

      用6色荧光的毛细管电泳仪进行检测，当中有一种颜色是用于走参比标准品的。这个标准品是一系列已知长度的带荧光的DNA片段。它们可以标示特定长度的DNA片段在毛细管电泳当中所需要的时间，给其它荧光颜色的DNA片段提供长度的参照值，余下的五种荧光颜色用于检测样品扩增出来的STR片段。

      真实的电泳图谱是这样的，是几种颜色的PCR片段混在一起，再通过仪器对各种颜色的信息进行区分，分解出这样的图形。然后再解读出一个一个的PCR片段电泳峰。（注意GlobalFiler试剂盒当中，有10个STR片段是控制在220个碱基以下，法医检测时，往往会遇到质量很差、DNA有严重降解的样本。对于这些样本，越短的PCR片段就越容易被扩增出来）。

Y染色体的检测：

       从常染色体得出的信号，男性样本的信号很容易被女性样本的信号所淹没。因为Y染色体给出的信号不会受到女性样本DNA的干扰，所以检测到Y染色体的信号就很重要。

在GlobalFiler试剂盒当中，含有三个Y染色体的特征片段。

       1、Amelogenin片段是牙釉质蛋白基因的一个片段（X染色体：112bp扩增产物；Y染色体：106bp扩增产物）。

       2、Y indel片段，80几碱基的扩增片段。它是Y染色体特有的扩增片段，并且会有2种长度变化。

       3、Y染色体特征片段是DYS391片段，Y染色体特有，是一个微卫星DNA片段（STR），有4种长度变化。

简并引物增加对SNP适应性。

3、价格

1、试剂便宜

      ABI或者Promega这两家公司生产的试剂，其价格是200多元人民币做一个反应，检测一个样本。

2、仪器很普及

      每个省的司法鉴定中心和公安系统都已经配备了相应的毛细管电泳仪。也就是ABI 3500﹑3130这些电泳仪。同时有许多的分子生物学实验操作员可以熟练地操作这些仪器、并且分析数据。

3、数据库

      中国的公安系统已经建立了一个基因数据库。每个被抓起来的犯罪分子都被做了STR基因鉴定，数据被纳入公安数据库。也就是说每个犯罪分子都被录了基因身份证。数据库国际兼容。

4、样本量要求低

     只要拿到极微量的生物样本，就可以做检测。比如一滴血、一个头发毛囊、一片皮肤碎片，就可以做基因鉴定。而在犯罪现场，受害人与凶手的博斗当中，是很有可能抓出凶手的几滴血、撕下几根头发、指甲缝里有抓下来凶手的一点皮肤碎片的。所以STR方法是很适用于法医鉴定的。

随着测序技术的发展，长篇段测序技术（三代测序仪）将有望减少实验操作步骤，提供更多生物信息，批量检测优势明显。

参考：

陈巍学基因 视频61：亲子鉴定