38重InDel快速族群推断体系的优化及验证

doi:10.12116/j.issn.1004-5619.2021.510105

法医学杂志 ›› 2022, Vol. 38 ›› Issue (5): 611-617.DOI: 10.12116/j.issn.1004-5619.2021.510105

38重InDel快速族群推断体系的优化及验证

王庆国¹^,²(), 赵蕾²(), 李唐松³, 付旺⁴, 谢何鑫², 马原³, 孙文平¹(), 韩俊萍²^,³()

^1.山东第一医科大学第一附属医院（山东省千佛山医院）病理科，山东济南 250014
^2.公安部物证鉴定中心北京市现场物证检验工程技术研究中心现场物证溯源技术国家工程实验室，北京 100038
^3.北京市公安局朝阳分局刑事侦查支队，北京 100038
^4.北京市上地医院，北京 100193

收稿日期:2021-01-15 发布日期:2022-10-25 出版日期:2022-10-28
通讯作者: 孙文平,韩俊萍
作者简介:韩俊萍，女，博士，副主任法医师，主要从事法医遗传学研究；E-mail：pgww19861025@163.com
孙文平，男，副教授，主要从事肿瘤病理学和法医学研究；E-mail：wenpingsun@163.com
王庆国（1993—），男，硕士研究生，主要从事法医遗传学研究；E-mail：1335149308@qq.com
赵蕾（1982—），女，副主任法医师，主要从事法医遗传学研究；E-mail：lunzi_424@163.com第一联系人：王庆国和赵蕾为共同第一作者
基金资助:
国家科技资源共享服务平台计划资助项目(YCZYPT[2017]01-3);基本科研业务费专项资金资助项目(2017JB025)

Optimization and Developmental Validation of 38-plex InDel Panel for Ancestry Inference

Qing-guo WANG¹^,²(), Lei ZHAO²(), Tang-song LI³, Wang FU⁴, He-xin XIE², Yuan MA³, Wen-ping SUN¹(), Jun-ping HAN²^,³()

^1.First Affiliated Hospital of Shandong First Medical University (Shandong Provincial Qianfoshan Hospital), Jinan 250014, China
^2.National Engineering Laboratory for Forensic Science, Beijing Engineering Research Center of Crime Scene Evidence Examination, Institute of Forensic Science, Beijing 100038, China
^3.Detachment of Criminal Investigation, Chaoyang Branch of Beijing Public Security Bureau, Beijing 100038, China
^4.Beijing Shangdi Hospital, Beijing 100193, China

Received:2021-01-15 Online:2022-10-25 Published:2022-10-28
Contact: Wen-ping SUN,Jun-ping HAN

摘要/Abstract

摘要：

目的对构建的38重InDel快速族群推断体系进行优化，根据DNA分析方法科学工作组（Scientific Working Group on DNA Analysis Method，SWGDAM）指南进行性能验证，并对其应用于东亚、欧洲、非洲及其混合人群族群推断的准确性进行验证。方法以DNA标准品9947A为模板，通过调整引物平衡性、Mg²⁺终浓度、优化PCR热循环参数和扩增体积等建立最优扩增条件，比较样本的等位基因丢失、非特异性扩增以及推断样本来源是否与已知信息匹配，评价该体系的相关性能。结果本体系的最佳模板用量为0.125~2 ng DNA，InDel分型结果准确，扩增均衡性好，种属特异性好；对混有血红蛋白（≤80 μmol/L）、靛蓝（≤40 mmol/L）、钙离子（≤1.0 mmol/L）以及腐殖酸（≤90 ng/μL）等抑制剂的样本具有一定耐受性；可以直接扩增检测血卡、唾液卡，且族群推断结果准确；能够区分两样本的混合DNA样本；对实际案例常见生物检材的检验结果良好。结论 38重InDel快速族群推断体系分型结果准确可靠，体系性能符合SWGDAM指南要求，可以准确推断未知个体的非洲、欧洲、东亚及欧亚混合人群来源，可用于法医鉴定实践。

关键词: 法医遗传学, 族群推断, 插入/缺失多态性, 复合扩增, 性能验证

Abstract:

Objective The previously established 38-plex InDel system was optimized and its performance was validated according to the Scientific Working Group on DNA Analysis Method （SWGDAM） application guidelines. The ancestry inference accuracy of individuals from East Asian， European， African and mixed populations was verified. Methods DNA standard sample 9947A was used as the template to establish the optimal amplification conditions by adjusting primer balance， Mg²⁺ final concentration and optimizing PCR thermal cycle parameters and amplification volume. The allelic dropout， nonspecific amplification and whether the origin of the inferred samples matched the known information were compared to evaluate the performance of this system. Results The optimal dosage of this system was 0.125-2 ng DNA template. The results of InDel typing were accurate， the amplification equilibrium was good， and the species specificity was good. This system showed certain tolerance to DNA samples including the inhibitor such as hemoglobin （≤80 μmol/L）， indigo （≤40 mmol/L）， calcium ion （≤1.0 mmol/L）， and humic acid （≤90 ng/μL）. The system enabled the direct amplification of DNA from saliva and blood on filter paper， and the results of ethnic inference were accurate. The system successfully detected the mixed DNA sample from two individuals. The test results of the system for common biological materials in practical cases were accurate. Conclusion The results of the 38-plex InDel system are accurate and reliable， and the performance of the system meets the requirement of the SWGDAM guidelines. This system can accurately differentiate the ancestry origins of individuals from African， European， East Asian， and Eurasian populations and can be implemented in forensic practice.

Key words: forensic genetics, ancestry inference, InDel polymorphism, multiplex amplification, developmental validation

中图分类号:

DF795.2

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Qing-guo WANG, Lei ZHAO, Tang-song LI, Wang FU, He-xin XIE, Yuan MA, Wen-ping SUN, Jun-ping HAN. Optimization and Developmental Validation of 38-plex InDel Panel for Ancestry Inference[J]. Journal of Forensic Medicine, 2022, 38(5): 611-617.

图/表 9

表1 PCR反应体系

Tab. 1 The reaction system of PCR （μL）

组分	体积
2.5×NiHi S9 PCR Mix	2	4	10	20
引物混合物	0.5	1	2.5	5
9947A DNA	0.5	1	2.5	5
去离子灭菌水	2	4	10	20
总体积	5	10	25	50

图1 Mg2+不同终浓度条件下9947A产物的CE图谱箭头表示位点丢失；红色框表示均衡性变化。

Fig. 1 CE maps from amplification of 9947A with different concentrations of Mg2+

图2 不同循环条件下9947A产物的CE图谱

Fig. 2 CE maps from amplification of 9947A with different cycle numbers

图3 不同退火温度条件下9947A产物的CE图谱红色圆圈表示位点丢失。

Fig. 3 CE maps from amplification of 9947A with different annealing temperatures

图4 不同终延伸时间条件下9947A产物的CE图谱

Fig. 4 CE maps from amplification of 9947A with different final extension times

图5 不同反应体系条件下9947A产物的CE图谱

Fig. 5 CE maps from amplification of 9947A with different reaction volumes

图6 9947A的灵敏度检测结果箭头表示荧光渗透；红色框表示位点丢失。

Fig. 6 The sensitivity study results of 9947A

图7 2家实验室使用38重InDel快速族群推断体系检测1个样本的结果比对A：某样本在公安部物证鉴定中心实验室的检验结果；B：某样本在朝阳分局实验室的检验结果。

Fig. 7 Comparison of test results of a sample from two laboratories using the 38-plex InDel assay

表2 本体系对4种浓度抑制剂的耐受结果

Tab. 2 The results of stability study using 4 concentration of inhibitors

抑制剂	体系终浓度	分型成功率/%
血红蛋白	60 μmol/L	100.00
	80 μmol/L	100.00
	100 μmol/L	97.36
	150 μmol/L	65.79
	200 μmol/L	39.47
靛蓝	30 mmol/L	100.00
	40 mmol/L	100.00
	52 mmol/L	97.36
	60 mmol/L	97.36
	70 mmol/L	92.10
钙离子	0.8 mmol/L	100.00
	1.0 mmol/L	100.00
	1.25 mmol/L	97.36
	1.5 mmol/L	89.47
	2.0 mmol/L	71.05
腐殖酸	80 ng/μL	100.00
	90 ng/μL	100.00
	100 ng/μL	97.36
	130 ng/μL	92.10
	160 ng/μL	92.10

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