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154重STR测序体系完成验证:为什么「加做位点」能救回一个看似无解的亲缘关系

📅 2026-11-05 📂 技术突破 📎 来源:BMC Genomics(DOI 10.1186/s12864-026-13280-y)、司法鉴定科学研究院《科技与行业动态》2026年第9期

一、一套154重体系,把「位点数量」推到了另一个量级

发表在BMC Genomics上的一项研究,报告了一套154重短串联重复序列(STR)大规模平行测序(MPS)体系的建立与验证。研究团队来自山西医科大学法医学院与山西省法医鉴定工程研究中心,把154个STR标记整合进同一套检测体系,覆盖常染色体、Y染色体与X染色体,随后逐项做了性能评价。

验证材料包括标准DNA、110名无亲缘个体的样本,以及非人类对照。按论文摘要报告的结果,输入量达到0.5纳克及以上即可获得完整分型;与毛细管电泳(CE)长度分型相比,共有位点的一致率为97.66%;序列层面的信息还能把部分长度相同的等位基因区分开;Nanopore平台也做了初步评价,并实现了与Illumina平台的兼容。需要说明的是,该论文属于已接受研究的提前发布版本,部分结论还会在正式排版时更新。

这组数字为什么重要?因为亲子鉴定的常规配置是二十余个STR位点。二十余个位点足以回答「父亲—子女」这种一级关系,但当问题变成「祖父母—孙子女」「叔伯—侄子女」「半同胞」「隔代认亲」时,信息量就不够了。每增加一个独立位点,亲权指数就多一次相乘的机会;位点从二十几个涨到一百五十几个,不是简单的「更准一点」,而是把可回答的问题类型换了一类。

二、位点数为什么决定「能不能答」,而不是「答得准不准」

亲子鉴定的统计学骨架是亲权指数(PI)的累乘。每个位点给出一个似然比,独立位点的似然比相乘得到累积亲权指数(CPI)。一级关系里,孩子的两个等位基因一个来自父亲一个来自母亲,待测父亲只要能对上每个位点的一个等位基因即可;这种「一对一」的比对,二十几个位点通常能把CPI推到10000以上,对应亲权概率99.99%以上,达到《亲权鉴定技术规范》(GB/T 37223-2018)支持亲子关系的判定口径。

复杂亲缘关系的信息量则被天然削掉了一半甚至更多。祖孙关系里,中间一代缺失,祖父与孙辈之间只隔着一层传递,共享等位基因的概率下降;叔侄、半同胞同理。这时候二十几个位点常常算出「既不能支持也不能排除」的中间值,报告只能写「不排除」或者「倾向于」,在法庭上几乎没有证明力。实务中的处理办法就是加做位点:先加到三十几个,不够再加Y-STR、X-STR,或者转向SNP与测序平台。154重体系的意义,是把「加做」这件事从「临时找试剂盒」变成「一次跑完」。

还有一个细节值得单独讲:单一位点不符不等于排除。STR在减数分裂时会发生突变,常见突变率在千分之几的量级,二联体(父—子两人)里出现一个位点不符是可能发生的。规范的做法是加做位点复核,看是否符合「单一位点突变」的模式,而不是一看到不符就下排除结论。位点数越多,这种判读就越稳——因为你有足够的旁证来判断那一个不符是突变还是真实排除。

三、序列层的信息:长度相同,未必是同一个等位基因

毛细管电泳测的是片段长度,两个等位基因只要长度一样,峰就叠在一起,看不出差别。MPS测的是序列,同样长度的片段,内部重复结构或者侧翼序列可能不同。这就是论文里「序列层面的信息还能把部分长度相同的等位基因区分开」这句话的实际含义。

在混合样本与降解样本里,这层信息尤其值钱。混合斑、微量检材、陈旧血痕这类样本,长度分型经常出现峰高失衡、丢峰、拉长等情况,判读全靠经验;序列层数据能提供另一条独立的判断线索。当然,序列信息也带来新的麻烦:不同平台的碱基质量、比对参考、命名规则不完全一致,跨平台结果不能简单拼接。论文把「兼容Illumina与Nanopore」写进标题,正是因为这个兼容性问题在实际办案中很要命——实验室换设备,历史数据能不能对上,直接影响复核。

对普通用户来说,这一段可以浓缩成一句话:报告上的「位点」不是越多越好,而是要看位点组合是否覆盖了你这个问题需要的遗传关系,以及实验室有没有在结果不清晰时启动加做与复核。一家机构如果只有一套二十几位点的试剂盒,遇到复杂亲缘关系只能外包或者干脆不接,这跟技术好坏无关,是配置问题。

四、降解检材的可测性:一百年前的组织块给了什么参照

司法鉴定科学研究院《科技与行业动态》2026年第9期披露了一项存档样本研究:对法国斯特拉斯堡病理组织库(1973年存档79块)与日内瓦脑库(1928年至1971年存档51块)共130块福尔马林固定石蜡包埋(FFPE)组织块进行人源DNA定量,采用法医级定量PCR(Investigator Quantiplex Pro Kit)。结果显示,样本多产出80bp、95bp短片段,极少达到205bp,提示后续分析需依赖面向短片段的NGS技术。

固定液种类是关键变量:12例Bouin液固定的样本结果均差;117例福尔马林固定样本中,58.1%的80bp人源DNA片段浓度大于0.25纳克每微升,37.6%大于1纳克每微升。更值得注意的是结论方向——DNA回收率与固定方式的关联,强于与存档时长的关联。

这组数据解释了亲子鉴定里一个长期存在的困惑:为什么有的「老样本」能做出来,有的「新样本」反而失败。决定成败的往往不是时间,而是保存方式与处理流程。浸蜡前的固定液、固定时长、切片厚度、脱蜡是否彻底,这些环节决定了DNA被切成多短的片段。这也能解释为什么特殊样本(牙刷、烟头、指甲、脐带、蜡块)的失败率明显高于血液与口腔拭子:不是DNA不存在,而是片段太短、含量太低,落在检测下限附近。

五、对用户的意义:三个可以问出口的问题

第一个问题:「你们常规检测多少个位点,遇到复杂亲缘关系怎么加做?」这个问题的答案能立刻区分出机构的配置水平。答「二十几个够了」的,多半只做一级关系;答得出加做路径、能说明Y-STR与X-STR在什么情形下使用、能讲清SNP与测序平台怎么衔接的,才是真的在做复杂亲缘。

第二个问题:「样本量不够或者分型不完整时,你们怎么办?」规范的回答会提到补采、复检、换平台、增加位点,并且会说明这几种处理分别在什么情况下启动、是否需要另行收费。含糊其辞或者说「一定能做出来」的,反而要小心。

第三个问题:「结果由几个人判读,有没有复核记录?」亲子鉴定的结论是一句话,但支撑这句话的是原始数据、峰图、计算过程与复核意见。两名鉴定人独立判读、报告出具前交叉检查,是规范机构的常规动作;如果连复核环节都说不清,报告的可信度就要打折扣。

最后提醒一句:技术参数容易被包装成营销话术。「154重」「测序级」「超高精度」这些词,离开具体场景没有意义。真正需要关心的是三件事——位点组合是否覆盖你的问题、质控与复核是否落地、报告形式是否符合用途(司法还是隐私)。这三件事答得清楚,比任何参数都实在。

六、相关服务

祖孙、叔侄、半同胞、隔代认亲这类复杂亲缘关系,采样前的咨询比采样本身更重要:需要先确认参加人组合(是否具备父母双方样本、是否需要加做Y或X染色体标记)、确认用途(诉讼、落户、继承、移民),再决定检测方案。需要了解具体项目与材料要求,可以访问 https://www.5188dna.cn/about/,或拨打咨询热线 13245861323。已经做过一次、结论为「不排除」或「无法排除」的,建议携带原报告与原始数据咨询,判断是补做位点还是换平台复检,避免重复采样。