法医SNP系谱推断技术助破23年冷案1例_刘京.pdf

Journal of Forensic Medicine,June 2023,Vol.39,No.3法医SNP系谱推断技术助破23年冷案1例刘京1，2*，何传锦3*，张科4，于迪1，童梦洁5，马咪6，赵东2，李彩霞11.公安部鉴定中心 法医遗传学公安部重点实验室 现场物证溯源技术国家工程实验室，北京 100038；2.中国政法大学 证据科学教育部重点实验室，北京 100088；3.蚌埠市公安局刑事警察支队，安徽 蚌埠 233040；4.安徽省公安厅物证鉴定管理处，安徽 合肥 230061；5.合肥市公安局刑事警察支队，安徽 合肥 230000；6.兵团第七师胡杨河市公安局刑事警察支队，新疆 奎屯 833200关键词：法医遗传学；单核苷酸多态性；常染色体；系谱推断；共祖片段；亲缘关系文章编号：1004-5619（2023）03-0312-03 中图分类号：R89；DF795.2；D919.2doi：10.12116/j.issn.1004-5619.2023.530103 文献标志码：B 1案例1.1 简要案情23年前，某镇一女性被强奸杀害。检验死者阴道擦拭物，获得一男性常染色体STR分型，多年一直未找到嫌疑人。为进一步增加位点信息，当地公安重新检验该样本，获得41个Y-STR分型，比中安徽、江苏、山东、江西、湖北、湖南等地280个家系，其中0个基因座容差家系9个、1个基因座容差家系142个、2个基因座容差家系129个，覆盖9千余人。当地公安先后检验985份血样均未比中嫌疑人及其近亲属。本鉴定中心指导办案单位筛选72份家系样本（其中0个基因座容差14份，1个基因座容差58份），使用法医 SNP系谱推断技术进行家系比对。1.2 检验过程1.2.1 DNA提取与STR检验用 QIAamp DNA Investigator 试剂盒（德国 Qiagen公司）采用两步法提取现场检材；用Chelex-100法提取比对家系样本 DNA，应用 VeriFilerTM Plus PCR Amplification 试剂盒、YFiler Platinum PCR 扩增试剂盒（美国 Thermo Fisher Scientific 公司）对上述检材DNA 分别进行 PCR 扩增，扩增产物使用 3500 xL基因分析仪（美国 Applied Biosystems公司）检测获得常染色体STR和Y-STR分型。1.2.2 高密度SNP检测所有 DNA样本使用 WeGene V2基因芯片1-2（中国安澜智能公司）在iScan系统（美国Illumina公司）进行高密度 SNP 分型检测，获得约 60 万个常染色体SNP位点分型。1.3 数据分析及检验结果基于法医SNP系谱推断算法及分析流程3-4：首先将1.2.2节中高密度SNP检测结果转换为指定格式，然后进行同源染色体分离，计算目标样本间共祖片段的长度和数量，最后据此计算两两之间的亲缘关系等级。由于现场阴道擦拭物检材比较陈旧，本鉴定中心先后使用两步法对检材进行了 5次提取检测，最终获得 3份可用于比对的单一来源男性成分 DNA 的 SNP数据，位点检出率（检出分型位点数/总位点数）分别为 87.6%、90.23%、97.14%。由 于 该 案 检 材 Y-STR比中的家系人员众多，逐例采样检测需投入大量人力物力，故急需锁定重点排查家系。本鉴定中心梳理了 0个基因座容差和1个基因座容差的102个家系（涵盖 1 967人），筛选出需进行 SNP检测的家系样本72 份。将可比对数据与 72 份样本进行亲缘关系分析，发现某姓男子A与3份现场精斑DNA之间均存在7级亲缘关系，共祖片段总长度分别为 54、60、64 cM。案例报道 基金项目：国家重点研发计划资助项目（2022YFC3341004）；国家自然科学基金面上资助项目（82171870）；公安部技术研究计划重点资助项目（2021JSZ15）；中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金资助项目（2021JB004）作者简介：刘京（1989），男，硕士，主要从事法医物证学研究；E-mail：作者简介：何传锦（1985），男，主要从事法医物证学研究；E-mail：通信作者：李彩霞，女，博士，主要从事法医物证学研究；E-mail：引用格式：刘京，何传锦，张科，等.法医SNP系谱推断技术助破23年冷案1例J.法医学杂志，2023，39（3）：312-314.To cited：LIU J，HE C J，ZHANG K，et al.Forensic SNP genealogy inference technology helps solve a 23-year cold case：A case reportJ.Fayixue Zazhi，2023，39（3）：312-314.*刘京和何传锦为共同第一作者 法医学亲子和亲缘关系鉴定专题 男子A与现场物证DNA在DYS576基因座有1个基因座容差1步长突变（18到19）。据此，当地公安局迅速调查该男子所在村和家系，并采集与其有血缘关系的52名男性亲属样本，经常染色体 STR检验，发现同姓男子 B的分型与现场男性遗留DNA完全一致（图1）。嫌疑人被抓获后如实交代了犯罪事实。2讨论法医SNP系谱推断5-7也称为法医遗传系谱学（forensic genetic genealogy，FGG）、侦查系谱学（investigative genetic genealogy，IGG），能够从分布广泛的众多大家系中精准锁定重点家系，在多年未决的疑难案件侦办中具有常规技术不可替代的作用，可以明确侦查方向，加快案件侦破速度。美国、英国、瑞典、荷兰、澳大利亚等国先后将该技术用于案件侦查7-9，并发布了技术应用指南。美国马里兰州于2021年5月颁布了全球首部法医系谱推断的法律10。这些指南和法律均对系谱推断技术应用进行了规范：（1）必须在已经穷尽所有侦查手段后，方能使用系谱推断技术。（2）必须遵循“联合 DNA 检索系统优先和最后”（CODIS first and last）的原则，即使用系谱推断技术前现场物证常染色体 STR 分型必须上传至 CODIS数据库且没有人员匹配，使用系谱推断技术找到嫌疑人后必须进行常染色体STR检验并将分型上传到CODIS数据库，与先前物证分型进行直接比较。（3）使用系谱推断技术时应充分尊重个人隐私权。公安部鉴定中心在国内建立了法医SNP系谱推断技术，启动了该技术应用相关的行业标准编制工作，并在“2006 新疆兵团某强奸杀人案”4、“2016山西大同某古汉墓盗窃案”11中发挥了关键作用。SNP是一种二等位基因遗传标记，现阶段使用高密度 SNP芯片无法对混合 DNA样本进行有效检测和区分7，故针对精斑类容易混合的检材，使用两步法时需充分消化，确保 DNA 来源于单一个体。由于遗传时基因重组的随机性，共祖片段数量和长度在相同亲缘关系等级的样本间会有差异，GREYTAK 等12研究表明，约有10%的7级亲缘关系基于现有技术无法检测到共祖片段。使用系谱推断技术筛选家系时，每个家系（7级以内）至少需采集2名人员，以避免假阴性。挑选家系样本时尽可能选取辈分高的成员。在此过程中，办案人员需要了解该技术，并与检验人员密切配合。本案在送检之前，鉴定人就对办案单位提供的家系进行了梳理，筛选出待检样本，并按照基因座容差进行排序检测，最终在1个基因座容差样本中比中7级亲缘关系。比中人员 A 与现场物证 DNA 差异的DYS576 基因座在南方汉族中突变率 1.7510-2，属于快速突变 Y-STR 基因座13。相信不久的将来该技术将为无名尸源认定、疑案、积案等提供重要侦查线索，成为法医DNA领域的重要检测技术。参考文献：1ADLER A J，WILEY G B，GAFFNEY P M.Infinium assay for large-scale SNP genotyping appliA表示家系人员，B表示嫌疑人。图1 嫌疑人所在家系Fig.1 The suspect s family 312法 医 学 杂 志 2023年 6月 第39卷 第3期男子A与现场物证DNA在DYS576基因座有1个基因座容差1步长突变（18到19）。据此，当地公安局迅速调查该男子所在村和家系，并采集与其有血缘关系的52名男性亲属样本，经常染色体 STR检验，发现同姓男子B的分型与现场男性遗留DNA完全一致（图1）。嫌疑人被抓获后如实交代了犯罪事实。2讨论法医SNP系谱推断5-7也称为法医遗传系谱学（forensic genetic genealogy，FGG）、侦查系谱学（investigative genetic genealogy，IGG），能够从分布广泛的众多大家系中精准锁定重点家系，在多年未决的疑难案件侦办中具有常规技术不可替代的作用，可以明确侦查方向，加快案件侦破速度。美国、英国、瑞典、荷兰、澳大利亚等国先后将该技术用于案件侦查7-9，并发布了技术应用指南。美国马里兰州于2021年5月颁布了全球首部法医系谱推断的法律10。这些指南和法律均对系谱推断技术应用进行了规范：（1）必须在已经穷尽所有侦查手段后，方能使用系谱推断技术。（2）必须遵循“联合 DNA 检索系统优先和最后”（CODIS first and last）的原则，即使用系谱推断技术前现场物证常染色体 STR 分型必须上传至 CODIS数据库且没有人员匹配，使用系谱推断技术找到嫌疑人后必须进行常染色体STR检验并将分型上传到CODIS数据库，与先前物证分型进行直接比较。（3）使用系谱推断技术时应充分尊重个人隐私权。公安部鉴定中心在国内建立了法医SNP系谱推断技术，启动了该技术应用相关的行业标准编制工作，并在“2006 新疆兵团某强奸杀人案”4、“2016山西大同某古汉墓盗窃案”11中发挥了关键作用。SNP是一种二等位基因遗传标记，现阶段使用高密度 SNP芯片无法对混合 DNA样本进行有效检测和区分7，故针对精斑类容易混合的检材，使用两步法时需充分消化，确保 DNA 来源于单一个体。由于遗传时基因重组的随机性，共祖片段数量和长度在相同亲缘关系等级的样本间会有差异，GREYTAK 等12研究表明，约有10%的7级亲缘关系基于现有技术无法检测到共祖片段。使用系谱推断技术筛选家系时，每个家系（7级以内）至少需采集2名人员，以避免假阴性。挑选家系样本时尽可能选取辈分高的成员。在此过程中，办案人员需要了解该技术，并与检验人员密切配合。本案在送检之前，鉴定人就对办案单位提供的家系进行了梳理，筛选出待检样本，并按照基因座容差进行排序检测，最终在1个基因座容差样本中比中7级亲缘关系。比中人员 A 与现场物证 DNA 差异的DYS576 基因座在南方汉族中突变率 1.7510-2，属于快速突变 Y-STR 基因座13。相信不久的将来该技术将为无名尸源认定、疑案、积案等提供重要侦查线索，成为法医DNA领域的重要检测技术。参考文献：1ADLER A J，WILEY G B，GAFFNEY P M.Infinium assay for large-scale SNP genotyping appliA表示家系人员，B表示嫌疑人。图1 嫌疑人所在家系Fig.1 The suspect s family 313Journal of Forensic Medicine,June 2023,Vol.39,No.3cationsJ.J Vis Exp，2013（81）：e50683.doi：10.3791/50683.2CAI M X，XIAO J S，ZHANG S K，et al.A unified framework for cross-population trait prediction by leveraging the genetic correlation of polygenic traitsJ.Am J Hum Genet，2021，108（4）：632-655.doi：10.1016/j.ajhg.