6种STR试剂盒法医学检验性能比较

doi:10.12116/j.issn.1004-5619.2024.540105

摘要/Abstract

摘要：

目的比较6种常用STR试剂盒的技术性能指标，评估其法医学检验能力。方法分别采用AmpFℓSTR^TM Identifiler^TM Plus PCR扩增试剂盒（简称Identifiler^TM Plus）、AGCU EX28CS荧光检测试剂盒（简称AGCU EX28CS）、NHID^® 25A案件试剂盒（液体，简称NHID^® 25A）、Verifiler^TM Plus PCR扩增试剂盒（简称Verifiler^TM Plus）、VersaPlex^TM 27PY System （简称VersaPlex^TM 27PY）和FastDirect^TM DNA身份鉴定系统25A（简称FastDirect^TM 25A）检测不同质量法医DNA标准品9948的STR基因座的分型情况，评估其在检测灵敏度、等位基因插入/缺失、等位基因峰高、杂合子均衡性上的差异。在复合扩增体系中分别加入不同浓度的腐殖酸、氯化血红素、靛蓝、无水氯化钙和乙二胺四乙酸（ethylenediaminetetraacetic acid，EDTA）等PCR抑制剂，比较6种试剂盒对PCR抑制剂的最大耐受浓度。结果 Identifiler^TM Plus、AGCU EX28CS和VersaPlex^TM 27PY的灵敏度低至100 pg，FastDirect^TM 25A、NHID^® 25A和Verifiler^TM Plus的灵敏度低至50 pg。不同模板质量下，5种试剂盒的STR基因座检出数均多于Identifiler^TM Plus。对50 pg及以下模板检测时，Identifiler^TM Plus的等位基因插入/缺失出现总次数低于其余5种试剂盒。AGCU EX28CS在200和100 pg模板质量下、VersaPlex^TM 27PY在50 pg模板质量下检测出的等位基因峰高明显低于Identifiler^TM Plus（P<0.05）。在抗抑制性方面，NHID^® 25A对腐殖酸（≤250 ng/μL）、氯化血红素（≤0.6 mmol/L）、无水氯化钙（≤1.4 mmol/L）的抗抑制性强于其他试剂盒，VersaPlex^TM 27PY对靛蓝（≤0.048 mol/L）的抗抑制性最强，FastDirect^TM 25A对EDTA（≤1.0 mmol/L）的抗抑制性最强。对于氯化血红素，AGCU EX28CS和FastDirect^TM 25A的抗抑制性低于Identifiler^TM Plus，另3种试剂盒高于Identifiler^TM Plus；对于其他抑制剂， 5种试剂盒的抗抑制性均达到甚至高于Identifiler^TM Plus。结论与Identifiler^TM Plus相比，AGCU EX28CS、FastDirect^TM 25A、NHID^® 25A、VersaPlex^TM 27PY和Verifiler^TM Plus在检测灵敏度、等位基因插入/缺失、等位基因峰高、杂合子均衡性和抗抑制性总体上无明显劣势，在部分技术指标上甚至更优。

关键词: 法医遗传学, 短串联重复序列, 灵敏度, 杂合子均衡性, PCR抑制剂, 试剂盒

Abstract:

Objective To compare the technical performance indicators of six commonly used STR kits, and to evaluate their capabilities in forensic testing. Methods The STR genotyping results of forensic DNA standard sample 9948 with different template quantities were analyzed using Identifiler^TM Plus, AGCU EX28CS, NHID^® 25A, Verifiler^TM Plus, VersaPlex^TM 27PY, and FastDirect^TM 25A. Differen-ces in detection sensitivity, allelic drop-out/in, allele peak height and heterozygote balance were eva-luated. Various PCR inhibitors, including humic acid, heme, indigo, calcium ions and ethylenediaminetetraacetic acid （EDTA）， were added to the multiplex amplification systems to compare the maximum tolerance levels of the six kits to PCR inhibitors. Results The detection sensitivity of Identifiler^TM Plus, AGCU EX28CS and VersaPlex^TM 27PY was as low as 100 pg, whereas the sensitivity of FastDirect^TM 25A, NHID^® 25A and Verifiler^TM Plus reached 50 pg. At different template quantities, the number of STR loci detected by the five kits was greater than that of Identifier^TM Plus. When detecting templates of 50 pg or less, the total number of allelic drop-out/in observed with the Identifiler^TM Plus was lower than that observed with the other five kits. The allele peak heights detected by AGCU EX28CS at 200 and 100 pg template quantities and by VersaPlex^TM 27 PY at 50 pg were significantly lower than those detected by Identifiler^TM Plus （P<0.05）. Regarding resistance to inhibitors, NHID^® 25A showed stronger tolerance to humic acid （≤250 ng/μL）, heme （≤0.6 mmol/L） and calcium ions （≤1.4 mmol/L） than other kits. It was found that VersaPlex^TM 27PY showed the strongest tolerance to indigo （≤0.048 mol/L）; and FastDirect^TM 25A showed the strongest tolerance to EDTA （≤1.0 mmol/L）. For heme, AGCU EX28CS and FastDirect^TM 25A showed lower tolerance than Identifiler^TM Plus, whereas the other three kits exhibited higher tolerance. For other inhibitors, all five kits demonstrated tolerance comparable to or higher than that of Identifiler^TM Plus. Conclusion Compared with Identifiler^TM Plus, AGCU EX28CS, FastDirect^TM 25A, NHID^® 25A, VersaPlex^TM 27PY and Verifiler^TM Plus show no obvious overall disadvantage in detection sensitivity, allelic drop-out/in, allele peak height, heterozygote balance and inhibitor resistance and even demonstrate superior performance in certain technical indicators.

Key words: forensic genetics, short tandem repeat, sensitivity, heterozygote balance, PCR inhibitor, testing kits

中图分类号:

孙溢华, 陈剑, 李永生. 6种STR试剂盒法医学检验性能比较[J]. 法医学杂志, 2026, 42(1): 26-33.

Yi-hua SUN, Jian CHEN, Yong-sheng LI. Comparison of the Forensic Testing Performance of Six STR Kits[J]. Journal of Forensic Medicine, 2026, 42(1): 26-33.

图/表 6

参考文献 25

[1]	BUTLER J M. 法医DNA分型专论：方法学[M].3版. 侯一平，李成涛，译.北京：科学出版社，2013：92-93.
	BUTLER J M. Advanced topics in forensic DNA typing： Methodology[M]. 3rd ed. HOU Y P， LI C T， transl. Beijing： Science Press，2013：92-93.
[2]	WANG D Y， CHANG C W， LAGACÉ R E， et al. Developmental validation of the AmpFℓSTR^® identifiler^® Plus PCR Amplification Kit： An established multiplex assay with improved performance[J]. J Forensic Sci，2012，57（2）：453-465. doi：10.1111/j.1556-4029.2011.01963.x .
[3]	无锡中德美联生物技术有限公司. AGCU EX28CS荧光检测试剂盒[EB/OL]. （2022-08-12） [2023-12-20]. .
	AGCU ScienTech Incorporation. AGCU EX28CS fluorescence detection kit[EB/OL]. （2022-08-12） [2023-12-20]. .
[4]	百特元生物科技. 法庭科学DNA身份鉴定系统[EB/OL]. [2023-12-20]. .
	Beijing Biotech Original Co.， Ltd. Forensic scien-ce DNA identification system[EB/OL]. [2023-12-20]. .
[5]	苏州新海生物科技股份有限公司. NHID^® 25A案件试剂盒[EB/OL]. [2025-12-20]. .
	NuHigh Biotechnologies Co.， Ltd. NHID^® 25A Human Identification Kit for Forensic Casework[EB/OL]. [2025-12-20]. .
[6]	SHRIVASTAVA P， DIXIT S， KUMAWAT R K， et al. Efficiency analysis of VersaPlex^TM 27PY system in Central Indian Population： First report from Indian population[J]. Leg Med （Tokyo），2022，54：101983. doi：10.1016/j.legalmed.2021.101983 .
[7]	GREEN R， ELLIOTT J L， NORONA W， et al. Developmental validation of VeriFiler^TM Plus PCR Amplification Kit： A 6-dye multiplex assay designed for casework samples[J]. Forensic Sci Int Genet，2021，53：102494. doi：10.1016/j.fsigen.2021. 102494 .
[8]	国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会. 法庭科学DNA数据库选用的基因座及其数据结构： [S].北京：中国标准出版社，2021.
	State Administration for Market Regulation，National Standardization Administration. Forensic scien-ces—Data structures of selected loci from the DNA database： [S]. Beijing： Standards Press of China，2021.
[9]	国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会. 法庭科学人类荧光标记STR复合扩增检测试剂质量基本要求： [S].北京：中国标准出版社，2018.
	State Administration for Market Regulation，National Standardization Administration. Criterion of forensic science human fluorescence STR multiplex amplification reagent： [S]. Beijing： Standards Press of China，2018.
[10]	GILL P， SPARKES R， FEREDAY L， et al. Report of the European Network of Forensic Science Institutes （ENSFI）： Formulation and testing of principles to evaluate STR multiplexes[J]. Forensic Sci Int，2000，108（1）：1-29. doi：10.1016/S0379-0738（99）00186-3 .
[11]	PETRICEVIC S， WHITAKER J， BUCKLETON J， et al. Validation and development of interpretation guidelines for low copy number （LCN） DNA profiling in New Zealand using the AmpFlSTR^® SGM Plus^TM multiplex[J]. Forensic Sci Int Genet，2010，4（5）：305-310. doi：10.1016/j.fsigen.2009.1 1.003 .
[12]	GILL P， WHITAKER J， FLAXMAN C， et al. An investigation of the rigor of interpretation rules for STRs derived from less than 100 pg of DNA[J]. Forensic Sci Int，2000，112（1）：17-40. doi：10.1016/S0379-0738（00）00158-4 .
[13]	BUDOWLE B， EISENBERG A J， VAN DAAL A. Validity of low copy number typing and applications to forensic science[J]. Croat Med J，2009， 50（3）：207-217. doi：10.3325/cmj.2009.50.207 .
[14]	PIYAMONGKOL W， BERMÚDEZ M G， HARPER J C， et al. Detailed investigation of factors influencing amplification efficiency and allele drop-out in single cell PCR： Implications for preimplantation genetic diagnosis[J]. Mol Hum Reprod, 2003，9（7）：411-420. doi：10.1093/molehr/gag051 .
[15]	GILL P， GUSMÃO L， HANED H， et al. DNA commission of the International Society of Forensic Genetics： Recommendations on the evaluation of STR typing results that may include drop-out and/or drop-in using probabilistic methods[J]. Forensic Sci Int Genet，2012，6（6）：679-688. doi：10.1016/j.fsigen.2012.06.002 .
[16]	Corporation Promega. 6-Color co-amplification and detection of 27 loci including D6S1043[EB/OL]. [2025-12-20]. .
[17]	CHO W C， KEUN J， CHO Y， et al. Validation and assessment of the Investigator^® 24plex QS kit for forensic casework application： Comparison with the PowerPlex^® fusion system and GlobalFiler^TM PCR amplification kits[J]. Leg Med，2021，52：101902. doi：10.1016/j.legalmed.2021.101902 .
[18]	侯一平. 法医物证学[M].4版.北京：人民卫生出版社，2016：81.
	HOU Y P. Forensic biology[M]. 4th ed. Beijing： People’s Medical Publishing House， 2016： 81.
[19]	TIMKEN M D， KLEIN S B， BUONCRISTIANI M R. Stochastic sampling effects in STR typing： Implications for analysis and interpretation[J]. Forensic Sci Int Genet，2014，11：195-204. doi：10.1016/j.fsigen.2014.03.015 .
[20]	KELLY H， BRIGHT J A， CURRAN J M， et al. Modelling heterozygote balance in forensic DNA profiles[J]. Forensic Sci Int Genet，2012，6（6）：729-734. doi：10.1016/j.fsigen.2012.08.002 .
[21]	BRIGHT J A， TAYLOR D， CURRAN J M， et al. Degradation of forensic DNA profiles[J]. Aust J Forensic Sci，2013，45（4）：445-459. doi：10.1080/00450618.2013.772235 .
[22]	THOMPSON R E， DUNCAN G， MCCORD B R. An investigation of PCR inhibition using Plexor^®-based quantitative PCR and short tandem repeat amplification[J]. J Forensic Sci，2014，59（6）：1517-1529. doi：10.1111/1556-4029.12556 .
[23]	ELWICK K， MAYES C， HUGHES-STAMM S. Comparative sensitivity and inhibitor tolerance of GlobalFiler^® PCR Amplification and Investigator^® 24plex QS kits for challenging samples[J]. Leg Med，2018，32：31-36. doi：10.1016/j.legalmed.2018.0 1.006 .
[24]	SULLIVAN K M， MANNUCCI A， KIMPTON C P， et al. A rapid and quantitative DNA sex test： Fluorescence-based PCR analysis of X-Y homologous gene amelogenin[J]. Biotechniques， 1993，15（4）：636-641.
[25]	HARREL M， MAYES C， HOUSTON R， et al. The performance of quality controls in the Investigator^® Quantiplex^® Pro RGQ and Investigator^® 24plex STR kits with a variety of forensic samples[J]. Forensic Sci Int Genet，2021，55：102586. doi：10.1016/j.fsigen.2021.102586 .

试剂盒	预变性	热循环	终延伸	保温/℃	扩增时间/min
Identifiler^TM Plus	95 ℃ 11 min	94 ℃ 20 s，59 ℃ 3 min；29次	60 ℃ 10 min	4	152
AGCU EX28CS	95 ℃ 5 min	94 ℃ 10 s，60 ℃ 1 min；29次	60 ℃ 7 min	4	93
FastDirect^TM 25A	95 ℃ 5 min	94 ℃ 10 s，59 ℃ 80 s；30次	60 ℃ 10 min	15	96
NHID^® 25A	95 ℃ 1 min	95 ℃ 10 s，59 ℃ 1 min，72 ℃ 20 s；29次	60 ℃ 10 min	4	88
VersaPlex^TM 27PY	96 ℃ 5 min	96 ℃ 5 s，60 ℃ 1 min；29次	60 ℃ 10 min	4	82
Verifiler^TM Plus	96 ℃ 1 min	第一步：96 ℃ 10 s，62 ℃ 90 s；2次第二步：96 ℃ 10 s，59 ℃ 90 s；27次	60 ℃ 5 min	4	77

试剂盒	预变性	热循环	终延伸	保温/℃	扩增时间/min
Identifiler^TM Plus	95 ℃ 11 min	94 ℃ 20 s，59 ℃ 3 min；29次	60 ℃ 10 min	4	152
AGCU EX28CS	95 ℃ 5 min	94 ℃ 10 s，60 ℃ 1 min；29次	60 ℃ 7 min	4	93
FastDirect^TM 25A	95 ℃ 5 min	94 ℃ 10 s，59 ℃ 80 s；30次	60 ℃ 10 min	15	96
NHID^® 25A	95 ℃ 1 min	95 ℃ 10 s，59 ℃ 1 min，72 ℃ 20 s；29次	60 ℃ 10 min	4	88
VersaPlex^TM 27PY	96 ℃ 5 min	96 ℃ 5 s，60 ℃ 1 min；29次	60 ℃ 10 min	4	82
Verifiler^TM Plus	96 ℃ 1 min	第一步：96 ℃ 10 s，62 ℃ 90 s；2次第二步：96 ℃ 10 s，59 ℃ 90 s；27次	60 ℃ 5 min	4	77

模板质量/pg	试剂盒	等位基因基因座数/个		基因座		常染色体STR
模板质量/pg	试剂盒	缺失	插入	平均检出数/个	平均检出率/%	平均检出数/个	平均检出率/%
50	Identifiler^TM Plus	4	0	14.67±0.47	91.67±2.95	13.33±0.47	88.89±3.14
	AGCU EX28CS	6	2	26.00±1.41	92.86±5.05	21.33±1.25	92.75±5.42
	FastDirect^TM 25A	0	0	25.00±0.00	100.00±0.00	23.00±0.00	100.00±0.00
	NHID^® 25A	0	0	25.00±0.00	100.00±0.00	23.00±0.00	100.00±0.00
	VersaPlex^TM 27PY	2	0	26.33±0.47	97.53±1.75	22.33±0.47	97.10±2.05
	Verifiler^TM Plus	0	0	25.00±0.00	100.00±0.00	23.00±0.00	100.00±0.00
25	Identifiler^TM Plus	14	4	11.00±2.16	68.75±13.50	10.33±1.70	68.59±11.33
	AGCU EX28CS	25	1	19.67±2.87	70.24±10.24	15.67±0.47	68.12±2.05
	FastDirect^TM 25A	21	0	18.00±1.41	72.00±5.66	15.67±1.25	68.12±5.42
	NHID^® 25A	7	0	22.67±1.25	90.67±4.99	20.67±1.25	89.86±5.42
	VersaPlex^TM 27PY	2	0	26.33±0.47	97.53±1.75	22.33±0.47	97.10±2.05
	Verifiler^TM Plus	4	0	23.67±0.47	94.67±1.89	21.67±0.47	94.20±2.05
12.5	Identifiler^TM Plus	15	0	11.00±0.82	68.75±5.10	10.67±0.94	71.11±6.26
	AGCU EX28CS	41	1	14.33±2.05	51.19±7.34	12.67±3.30	55.07±14.34
	FastDirect^TM 25A	24	1	17.00±2.16	68.00±8.64	15.33±1.70	66.67±7.39
	NHID^® 25A	29	2	15.33±1.70	61.33±6.80	13.67±1.89	59.42±8.20
	VersaPlex^TM 27PY	32	2	16.33±1.70	60.49±6.30	13.67±0.47	59.42±2.05
	Verifiler^TM Plus	25	2	16.67±0.47	66.67±1.89	16.67±0.47	72.46±2.05

模板质量/pg	试剂盒	等位基因基因座数/个		基因座		常染色体STR
模板质量/pg	试剂盒	缺失	插入	平均检出数/个	平均检出率/%	平均检出数/个	平均检出率/%
50	Identifiler^TM Plus	4	0	14.67±0.47	91.67±2.95	13.33±0.47	88.89±3.14
	AGCU EX28CS	6	2	26.00±1.41	92.86±5.05	21.33±1.25	92.75±5.42
	FastDirect^TM 25A	0	0	25.00±0.00	100.00±0.00	23.00±0.00	100.00±0.00
	NHID^® 25A	0	0	25.00±0.00	100.00±0.00	23.00±0.00	100.00±0.00
	VersaPlex^TM 27PY	2	0	26.33±0.47	97.53±1.75	22.33±0.47	97.10±2.05
	Verifiler^TM Plus	0	0	25.00±0.00	100.00±0.00	23.00±0.00	100.00±0.00
25	Identifiler^TM Plus	14	4	11.00±2.16	68.75±13.50	10.33±1.70	68.59±11.33
	AGCU EX28CS	25	1	19.67±2.87	70.24±10.24	15.67±0.47	68.12±2.05
	FastDirect^TM 25A	21	0	18.00±1.41	72.00±5.66	15.67±1.25	68.12±5.42
	NHID^® 25A	7	0	22.67±1.25	90.67±4.99	20.67±1.25	89.86±5.42
	VersaPlex^TM 27PY	2	0	26.33±0.47	97.53±1.75	22.33±0.47	97.10±2.05
	Verifiler^TM Plus	4	0	23.67±0.47	94.67±1.89	21.67±0.47	94.20±2.05
12.5	Identifiler^TM Plus	15	0	11.00±0.82	68.75±5.10	10.67±0.94	71.11±6.26
	AGCU EX28CS	41	1	14.33±2.05	51.19±7.34	12.67±3.30	55.07±14.34
	FastDirect^TM 25A	24	1	17.00±2.16	68.00±8.64	15.33±1.70	66.67±7.39
	NHID^® 25A	29	2	15.33±1.70	61.33±6.80	13.67±1.89	59.42±8.20
	VersaPlex^TM 27PY	32	2	16.33±1.70	60.49±6.30	13.67±0.47	59.42±2.05
	Verifiler^TM Plus	25	2	16.67±0.47	66.67±1.89	16.67±0.47	72.46±2.05

模板质量/pg	试剂盒（等位基因峰高中位数，单位RFU）						H值	P值
模板质量/pg	Identifiler^TM Plus	AGCU EX28CS	FastDirect^TM 25A	NHID^® 25A	VersaPlex^TM 27PY	Verifiler^TM Plus	H值	P值
200	3 184.500	2 025.250^1）	4 949.000^1）	6 083.000^1）	2 444.000	14 274.000^1）	327.272	0.001
100	1 414.500	1 033.000^1）	2 534.000^1）	3 482.000^1）	1 153.000	3 896.500^1）	301.317	0.001
50	903.250	638.000	1 107.500	1 656.000^1）	622.500^1）	2 902.500^1）	263.192	0.001
25	397.500	279.750	585.500	644.500^1）	309.000	1 029.000^1）	168.687	0.001
12.5	251.250	126.500	424.500	307.500	223.000	436.500^1）	89.562	0.001