从个体识别到亲缘鉴定：基因测序技术在法庭科学中的十大进展

从个体识别到亲缘鉴定：基因测序技术在法庭科学中的十大进展

基因测序技术在法庭科学中的应用正日益广泛，从个体识别到亲缘关系鉴定，从体液组织识别到遗传背景分析，高通量测序技术为法医学提供了强大的工具和新的研究方向。本文将通过十篇相关研究文献，详细展示基因测序技术在法医学领域的最新进展。

研究案例一：中国内蒙古满族群体的111个SNP遗传标记筛选与应用

• 发表期刊：Frontiers in Genetics
• 研究机构：南方医科大学、西安交通大学等
• 研究对象：中国内蒙古满族群体
• 使用技术：从1000 Genomes Project phase III数据库中筛选SNP遗传标记，利用SNP位点设计特定的引物对目的片段进行扩增获得短扩增子，随后测序再进行基因分型。统计分析包括Hardy-Weinberg平衡检验、连锁不平衡分析、等位基因频率估计、多态信息含量（PIC）、期望杂合度（He）、匹配概率（PM）、鉴别力（PD）和排除力（PE）计算。
• 测序平台：MGISEQ-2000
• 研究结论：本研究成功筛选出了111个适用于东亚人群的高多态性SNP遗传标记，并验证了其在中国内蒙古满族群体中的法医学鉴定效率。研究不仅评估了这些SNP在满族中的法医效率，还对满族和其他参考人群之间的遗传距离进行了比较，揭示了满族人群与其他东亚人群之间较为紧密的遗传联系。

研究案例二：六种法医学相关生物样本的Small RNA表达谱全面分析

• 发表期刊：Genes
• 研究机构：中山大学中山医学院法医学系
• 研究对象：月经血、唾液、精液、皮肤、静脉血和阴道分泌物
• 使用技术：Small RNA的大规模平行测序；独特的分子标识符（UMI）用于量化；电泳分离用于纯化Small RNA；反向转录和PCR扩增构建RNA文库；生物信息学分析包括数据过滤、标准化、比对参考基因组和Small RNA数据库、差异表达分析。
• 测序平台：DNBSEQ测序平台
• 研究结论：本研究全面展示了六种法医学相关生物样本的Small RNA表达谱，包括miRNA、piRNA、snoRNA和snRNA。研究发现了5204个Small RNA，包含236个新miRNA，为法医学中的体液/组织鉴定（BFID）提供了新的标记物。同时研究定义了相对特异性标记物（RSM）和绝对特异性标记物（ASM），说明了这些标记物在不同的法医学场景中的应用潜力。此外，本研究还筛选出11个参考基因，为基因表达标准化提供了潜在标记物。研究结果表明，即使在RNA完整性指数（RIN）较低的样本中，使用高通量测序技术也能获得足够的数据进行Small RNA测序，为法医学提供了新的研究方向和应用工具。

研究案例三：1993个SNP位点在亲权鉴定中的应用

• 发表期刊：Forensic Science International: Genetics
• 研究机构：南方医科大学、金桥大数据技术有限公司等
• 研究对象：119名中国汉族个体
• 使用技术：利用MGIEasy Pa-SNPs分型试剂盒进行建库；大规模并行测序（MPS）技术进行测序及分型；采用似然比（LR）和相同状态身份（IBS）方法评估系统能力。
• 测序平台：MGISEQ-2000
• 研究结论：本研究使用MGIEasy Pa-SNPs分型试剂盒以及MGISEQ-2000对119名中国汉族个体的1993个SNP位点进行了测序及分型，评估了该试剂盒在亲权鉴定中的性能。研究结果表明，该试剂盒能够有效地用于包括亲子鉴定、全同胞鉴定、二级亲缘关系和一级表亲鉴定在内的亲权关系分析。此外，研究还估算了不同亲权对的亲权系数，用于预测成对个体的亲权关系，该试剂盒在预测一、二级亲权关系和无关个体对方面表现出有效的亲权推断能力。

研究案例四：MGIEasy个体识别文库制备试剂盒的开发与验证

• 发表期刊：International Journal of Legal Medicine
• 研究机构：中山大学中山医学院法医学系
• 研究对象：71个人的外周血样本
• 使用技术：利用MGIEasy 个体识别文库制备试剂盒同时扩增超过350个法医遗传标记，包括：52个常染色体STRs、27个X染色体STRs、48个Y染色体STRs、145个个体识别信息SNPs、53个祖源信息SNPs、29个表型信息SNPs以及线粒体DNA（mtDNA）的高变区，高通量测序（SE400）。
• 测序平台：MGISEQ-2000
• 研究结论：MGIEasy 个体识别文库制备试剂盒可通过多重PCR反应一次性扩增超过350个法医遗传标记，包括常染色体STRs、X染色体STRs、Y染色体STRs、个体识别信息SNPs、祖源信息SNPs、表型信息SNPs以及线粒体DNA的高变区，搭配MGISEQ-2000进行测序，显著提高了法医遗传分析的效率。该检测体系表现出较高的特异性，并且能够抵抗常见的PCR抑制剂，能够可靠地扩增样本量低至0.125 ng的DNA和约150 bp的降解DNA。此外，该检测体系在1:10的男女混合样本和1:1000的男女混合样本中成功检测到占比较少者的独特等位基因，且能够直接从FTA卡片、滤纸和棉签上的血迹中扩增标记物。这些特性使得基于DNBSEQ高通量测序技术的MGIEasy 个体识别文库制备试剂盒在法医分析领域具有强大的效率和应用潜力。

研究案例五：六种法医学体液/组织的转录组测序分析

• 发表期刊：International Journal of Legal Medicine
• 研究机构：中山大学中山医学院
• 研究对象：静脉血、月经血、精液、唾液、阴道分泌物和皮肤组织
• 使用技术：转录组测序（RNA sequencing）
• 测序平台：MGISEQ-2000
• 研究结论：本研究利用MGISEQ-2000通过转录组测序技术对六种法医学相关的体液和皮肤组织样本进行了深入分析，共检测到90,305个mRNA、102,906个lncRNA（包括19,549个新发现的lncRNA）和40,204个circRNA。研究揭示了这些RNA的类型分布、长度分布和表达分布，并识别出新的体液/组织特异性RNA标记。此外，本研究还分析了三种RNA之间的同源关系，并通过转录组微单倍型（tMHs）的鉴定，为追踪体液/组织的来源和个体识别提供了新思路。本研究为法医学领域中长RNA分子的全面研究提供了基础支撑，并为法医学实践中的体液识别和个体识别提供了新的分子标记方法。

研究案例六：中国朝鲜族群体的SNP靶向测序研究

• 发表期刊：Human Genomics
• 研究机构：南方医科大学珠江医院
• 研究对象：中国朝鲜族群体
• 使用技术：基于高通量测序的单核苷酸多态性（SNPs）靶向测序
• 测序平台：MGISEQ-2000
• 研究结论：本研究开发了一种基于高通量测序的SNP分型方法，利用MGISEQ-2000进行测序，用于法医学DNA调查和中国朝鲜族群体的遗传结构研究。该分型方法能够处理降解的DNA样本，并通过多种亲权模拟验证了其在复杂亲缘关系鉴定中的有效性。此外，通过与1000 Genomes Project和Human Genome Diversity Project数据库进行集成分析，揭示了中国朝鲜族群体的遗传结构，并在区分东亚各地区和某些少数民族群体之间的遗传差异方面展现出巨大潜力，为法医学应用和群体遗传学研究提供了新的工具和见解。

研究案例七：裕固族和北方汉族群体的遗传特征研究

• 发表期刊：Frontiers in Genetics
• 研究机构：南方医科大学、西安交通大学、甘肃政法大学等
• 研究对象：中国甘肃省裕固族群体和中国内蒙古自治区汉族群体
• 使用技术：基于高通量测序技术，对核DNA和细胞质DNA标记（包括6种核遗传标记和线粒体DNA高变区变异）进行了全面系统的评估，用于剖析裕固族和北方汉族人群的遗传背景。
• 测序平台：MGISEQ-2000
• 研究结论：本研究通过MGISEQ-2000对裕固族和北方汉族人群进行测序，并进行深入的法医遗传学分析，揭示了其独特的遗传特征。研究发现，高通量测序技术在分离全同胞和挑战性的半同胞案例中效率高，能够预测四个大陆人群的祖先起源，为海内外群体提供了信息丰富的祖源特征线索。

研究案例八：新型133-plex法医STR面板的开发与验证

• 发表期刊：International Journal of Legal Medicine
• 研究机构：复旦大学、南方医科大学、海南医科大学等
• 研究对象：人类DNA标准品，男性供体血卡、血液、唾液等样本
• 使用技术：基于多重PCR技术建库和MGISEQ-2000（SE400）测序
• 测序平台：MGISEQ-2000
• 研究结论：本研究开发并验证了一种基于多重PCR技术设计的133×法医STR引物池（包含52个STRs和81个Y-STRs以及一个Y-InDel（M175）），该引物池能够克服毛细管电泳（CE）方法在扩增子大小分离和可用荧光团方面的固有限制，可以同时对大量法医STRs进行测序。在约2185次基于MGISEQ-2000的测试和约2500次基于毛细管电泳（CE）的DNA分型验证实验中，基于MPS技术设计的方案在各种样本数量和质量的条件下均表现出了稳定、可靠和可重复的性能，符合法医DNA质量保证指南。

研究案例九：多类型遗传标记的多重扩增系统开发

• 发表期刊：Electrophoresis
• 研究机构：西安交通大学、贵州医科大学、南方医科大学等
• 研究对象：中国陕西汉族、中国回族和中国蒙古族群体
• 使用技术：高通量测序技术
• 测序平台：DNBSEQ平台
• 研究结论：本研究基于先前选择的组源信息单核苷酸多态性（SNP）、多等位基因插入/缺失（InDel）多态性、微单倍型和Y染色体SNP/InDel位点，构建了涵盖不同分子遗传标记的多重扩增系统，并通过DNBSEQ平台评估了该系统对中国陕西汉族、中国回族和中国蒙古族群体的法医鉴定效率。研究发现，大多数蒙古族个体可以根据选定的祖源信息SNPs与陕西汉族和回族区分开。所选InDels和微单倍型在这三种群体中均显示出多等位基因变异，并具有相对较高的遗传多态性，表明这些位点可以为个体识别和亲子鉴定提供更高的鉴定效率。研究结果表明该多重扩增系统搭配DNBSEQ平台可以同时进行个体识别、亲子分析、混合样本分解、法医祖源信息分析和Y染色体单倍群推断，为法医鉴定提供丰富的线索。

研究案例十：卢旺达人群的遗传结构分析

• 发表期刊：Electrophoresis
• 研究机构：西安交通大学、香港城市大学、卢旺达大学等
• 研究对象：卢旺达人群
• 使用技术：使用高通量测序技术分析了185名卢旺达人的296个遗传位点
• 测序平台：DNBSEQ平台
• 研究结论：本研究通过DNBSEQ平台对卢旺达人群进行了深入的遗传学分析，揭示了殖民和种族灭绝历史对卢旺达现有遗传结构的影响。研究发现的所有位点对于卢旺达人群的法医鉴定和亲子鉴定都具有较高的信息价值。此外，研究指出卢旺达人群与其他非洲人群在遗传背景上相似但略有不同，卢旺达人属于非洲人群，与邻国人群不可分割，但由于殖民、战争等原因，与欧洲和美洲人群也很相近。

结语

为受害者发声，帮遇难者找到家，将犯人绳之以法，让千里寻亲的故事有个结局，法庭科学的发展为“平安中国”、“法治中国”建设注入新的动力。高通量测序技术在发现犯罪、揭露犯罪、证实犯罪及预防犯罪中发挥着越来越重要的作用，华大智造的试剂、设备与软件在法庭科学的应用中已经积累了一定的实践基础。