三个体全同胞关系鉴定的检测效能评估_陈慧.pdf

法 医 学 杂 志 2023年 6月 第39卷 第3期三个体全同胞关系鉴定的检测效能评估陈慧，李燃，臧钰，杨静怡，乌日嘎，孙宏钰中山大学中山医学院法医学系，广东 广州 510089摘要：目的 研究不同数目常染色体 STR分型体系下增加另一已知全同胞个体的三个体组合全同胞关系鉴定的检测效能。方法 基于1355个代表性STR基因座构成的43种检测体系，随机模拟产生10 000个真家系（全同胞组）和10 000个假家系（无关个体组），基于家系重建法计算全同胞关系指数，以累积全同胞关系指数为0.000 1和 10 000作为评判阈值，计算各检测效能参数，并与两个体组合全同胞关系鉴定比较。结果 随着STR基因座数目递增，判断错误率、无法判断率逐渐减小，灵敏度、特异度、判断正确率等参数逐渐增大，系统效能逐渐提升。同一检测体系下，与两个体组合相比，三个体组合的灵敏度、特异度较高且无法判断率较低，系统效能较高。要求系统效能高于0.85且判断错误率低于0.01%时，三个体组合至少需检测20个STR，少于两个体组合（29个STR）。结论 同一检测体系下三个体组合全同胞关系鉴定的检测效能优于两个体组合，对检测体系储备不足的实验室或者条件受限的检材是有效的鉴定方案。关键词：法医遗传学；常染色体；短串联重复序列；三个体组合全同胞鉴定；检测效能文章编号：1004-5619（2023）03-0247-07 中图分类号：R89；DF795.2；D919.2doi：10.12116/j.issn.1004-5619.2023.530203 文献标志码：A Evaluation of Detection Efficiency for Trio Full Sibling TestingCHEN Hui,LI Ran,ZANG Yu,YANG Jing-yi,WU Ri-ga,SUN Hong-yuFaculty of Forensic Medicine,Zhongshan School of Medicine,Sun Yat-sen University,Guangzhou 510089,ChinaAbstract：Objective To study the detection efficiency of trio full sibling with another known full sibling reference added under different number of autosomal STR typing systems.Methods Based on 43 detection systems consisting of 13 to 55 representative autosomal STR loci，10 000 true families（full sibling group）and 10 000 false families（unrelated individual group）were randomly simulated.The full sibling index（FSI）was calculated based on the method of family reconstruction.The cumulative sibling relationship index（CFSI）of 0.000 1 and 10 000 were used as the evaluation thresholds,and the detection efficiency parameters were calculated and compared with the identification of the duo full sibling testing.Results With the increasing number of STR loci，the error rate and inability of judgement rate gradually decreased;the sensitivity，specificity,correct rate of judgment and other parameters gradually increased,and the system efficiency gradually improved.Under the same detection system，trio full sibling testing showed higher sensitivity，specificity，system efficiency and lower inability of judgement rate compared with duo full sibling testing.When the system efficiency was higher than 0.85 and inability of judgement rate was less than 0.01%，at least 20 STRs should be detected for trio full sibling testing，which was less than 29 STRs required by duo full sibling testing.Conclusion The detection efficiency of trio full sibling testing is superior to that of duo full sibling testing with the same detection system，which is an effective identification scheme for laboratories with inadequate detection systems or for materials with limited conditions.Keywords：forensic genetics;autosome;short tandem repeats;trio full sibling testing;detection efficiency 论著 基金项目：国家自然科学基金面上资助项目（81971798）；广东省自然科学基金面上资助项目（2019A1515011527）作者简介：陈慧（1997），女，硕士研究生，主要从事法医物证学研究；E-mail：通信作者：孙宏钰，女，教授，博士研究生导师，主要从事法医物证学研究；E-mail：引用格式：陈慧，李燃，臧钰，等.三个体全同胞关系鉴定的检测效能评估J.法医学杂志，2023，39（3）：247-253.To cite：CHEN H，LI R，ZANG Y，et al.Evaluation of detection efficiency for trio full sibling testingJ.Fayixue Zazhi，2023，39（3）：247-253.法医学亲子和亲缘关系鉴定专题 247Journal of Forensic Medicine,June 2023,Vol.39,No.3全同胞关系鉴定是最常见的亲缘关系鉴定类型之一，在尸源认定、身份识别、财产继承、失散认亲、户籍办理等刑事、民事和行政事务中应用广泛。2021年，司法部颁布 生物学全同胞关系鉴定技术规范1（SF/T 01172021，以下简称 规范），修订并替代了2014年颁布的 生物学全同胞关系鉴定实施规范2（SF/Z JD01050022014）。与 2014 年版相比，除状态一致性（identity by state，IBS）评分法外，还增加了似然比（likelihood ratio，LR）分析法，根据全同胞关系指数（full sibling index，FSI）值进行全同胞关系判断。此外，规范 提供了两种方法分别在1955个常染色体STR 基因座检测体系下累计状态一致性评分（cumulated identity by state score，CIBS）和累积全同胞关系指数（combined full sibling index，CFSI）的评判阈值及相应系统效能，因此应用更加灵活、方便。该版本的规范适用范围明确为甄别两个体间生物学全同胞关系与无关个体关系。在实践中还会遇到有参考个体参加的情况，也有多个研究提出引入更多亲属参考样本能够在同等检测体系条件下提高亲缘关系鉴定的系统效能，提供更明确的鉴定意见3-6。李海霞等7前期推导了两个已知全同胞参与鉴定的三个体全同胞关系鉴定亲缘关系指数计算公式，并通过实际案件进行了验证。本研究采用随机模拟法对三个体全同胞关系鉴定的检测效能进行评估，为该类鉴定的结果评判提供依据，并以此为例对其他各类基于家系自由组合的亲缘鉴定的结果评判提供指引。1对象与方法1.1 家系模拟在单个基因座上，参考中国汉族人群基因频率8产生 2 个模拟随机个体，分别视为父亲和母亲。按50%的随机抽取概率9由父母基因型独立产生2个或者3个模拟随机子女，即模拟全同胞。多个基因座分别模拟，可获得三个体组合和两个体组合全同胞鉴定情形（图1）在不同检测体系下的完整STR分型。1.2 检测体系根据 规范 中 19 个必检基因座的 DP，选择 DP值最接近平均值的基因座vWA（DP=0.929 8）作为代表基因座，生成 55 个 STR 基因座的等位基因频率。假设基因座之间相互独立，采用R 3.6.1软件10，根据Hp和 Hd分别模拟三个体组合和两个体组合在 1355个STR 基因座的检测体系下的 10 000 个真假全同胞家系。参考 法庭科学 DNA 亲子鉴定规范（GA/T 9652011）设定各STR基因座的父源突变率为0.002，母源突变率为父源的1/3.5。1.3 全同胞关系指数计算和全同胞关系判定根据李海霞等7报道的计算公式和 规范 中表 2分别计算不同 STR 分型体系下三个体组合和两个体组合全同胞鉴定情形的 10 000个真家系（全同胞组）与 10 000 个假家系（无关个体组）的 CFSI 值。参考规范，设定 CFSI大于 10 000时，倾向于认为两名有争议个体为全同胞关系；CFSI小于0.000 1时，倾向于认为两名有争议个体为无关个体；CFSI 介于 0.000 1和10 000之间，则给出“无法给出倾向性意见”的鉴定意见。绘制不同检测体系下全同胞组与无关个体组的lg（CFSI）密度图。1.4 检测效能评估参考诊断试验准确性研究的统计学方法11，根据真实关系和鉴定结果关系类型的数量（表1），计算三个体组合全同胞关系鉴定在前述双阈值判断标准下的8种检测效能评估参数，并与两个体组合全同胞关系鉴定比较。其中，灵敏度表示所有真全同胞家系中能够被判定为全同胞的比例，计算公式为A/(A+C+E)；特异度表示所有假全同胞家系中能够被判定为无关的比例，计算公式为D/(B+D+F)；阳性预测值表示所有被判定为全同胞的家系中真全同胞家系所占的比例，计算公式为A/(A+B)；阴性预测值表示所有被判定为无关的家系中假全同胞家系所占的比例，计算公式为D/(C+D)；判断正确率表示所有能得到明确鉴定意见的家系中被判定正确的家系所占的比例，计算公式为(A+D)/(A+B+C+D)；判断错误率表示所有能得到明确鉴定意见的家系中被判定错误的家系所占的比例，计算公式为(B+C)/(A+B+C+D)；无法判断率表示所有真假全同胞家系中无法得CDBAS1S2S3S1S2S3S1S2S1S2A：Hp，S3与S1、S2为全同胞；B：Hd，S3与S1、S2无关；C：Hp，S1与S2为全同胞；D：Hd，S1与S2无关。图1 三个体组合全同胞鉴定（A、B）和两个体组合全同胞鉴定（C、D）的模拟家系图Fig.1 Simulated ped