孟 孟,張軼輪,李 敏,劉二珍,劉照俊,李成濤,沈星輝,邊英男
(1.哈爾濱醫(yī)科大學(xué) 組織學(xué)與胚胎學(xué)教研室,黑龍江 哈爾濱 150081;2.司法鑒定科學(xué)研究院 上海市法醫(yī)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 上海市司法鑒定專業(yè)技術(shù)服務(wù)平臺(tái),上海 200063;3.內(nèi)蒙古科技大學(xué) 包頭醫(yī)學(xué)院,內(nèi)蒙古 包頭 0140603; 4.四川大學(xué) 華西基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與法醫(yī)學(xué)院,四川 成都 610041)
在Y 染色體上,除位于兩端的一小段擬常染色區(qū)(pseudoautosomal region, PAR)外,約95%的區(qū)域在減數(shù)分裂過程中不與X 染色體發(fā)生重組,因此稱為非重組區(qū)(non-recombining Y,NRY)或Y 特異性區(qū)(male-specific region,MSY),這些非重組區(qū)會(huì)一代一代由父親遺傳給兒子,具有高度的保守性和特異性[1]。基于這種特殊的遺傳方式,人類Y 染色體的多種遺傳標(biāo)記被廣泛應(yīng)用于與男性相關(guān)的司法實(shí)踐中,如男女混合斑檢驗(yàn)、男性家系排查、大規(guī)模災(zāi)難受害者的身份識(shí)別,以及父系溯源等,具有重要的法醫(yī)學(xué)應(yīng)用價(jià)值[2]。
Y 染色體上有五類多態(tài)性遺傳標(biāo)記,其中短串聯(lián)重復(fù)序列(short tandem repeats,STR)和單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphism, SNP)是目前法醫(yī)學(xué)中被廣泛應(yīng)用的兩類遺傳標(biāo)記[3-4]。Y-STRs 是由2~6 個(gè)堿基作為核心區(qū)域串聯(lián)重復(fù)形成的一類具有長度多態(tài)性的DNA 序列, 重復(fù)次數(shù)基本在6~40 之間。核心區(qū)域的堿基結(jié)構(gòu)和重復(fù)次數(shù)不同構(gòu)成了Y-STRs 的遺傳多態(tài)性。 Y-SNPs 是基因組中特定部位單個(gè)堿基序列的變異而引起的DNA 序列多態(tài)性,表現(xiàn)為二等位基因、三等位基因或四等位基因,以二等位基因最常見,應(yīng)用最廣。 Y-SNP 與YSTRs 相比具有極低的突變率(約為1/3×10-8),并且?guī)缀醪粫?huì)出現(xiàn)回復(fù)突變[5]。Y-SNPs 具有迭代累加的特性, 如當(dāng)一個(gè)父系祖先的SNP 位點(diǎn)上發(fā)生了A突變,那么這個(gè)祖先的所有男性后代的SNP 位點(diǎn)上都會(huì)保留A 突變,若這個(gè)群體中的某一個(gè)體的SNP位點(diǎn)又發(fā)生了B 突變,則這一個(gè)體的所有男性后代將同時(shí)具有A 和B 突變。 Y-SNPs 上發(fā)生的突變隨著人類的遷移和繁衍, 逐漸擴(kuò)散到世界的各個(gè)區(qū)域,這些突變遵循時(shí)間順序,因此Y-SNPs 可用來推斷共同父系生物地理祖先,追溯人類父系進(jìn)化史[6]?;赮-STRs 和Y-SNPs 的遺傳特點(diǎn),本文將從混合斑檢測(cè)、親權(quán)鑒定、家系排查、個(gè)體識(shí)別及族源推斷這五個(gè)方面介紹Y 染色體在法醫(yī)學(xué)的應(yīng)用。
Y 染色體在強(qiáng)奸案中混合斑男性成分的檢測(cè),輪奸案中不同男性個(gè)體混合物的分析及少精子或無精子的混合斑中DNA 檢測(cè)具有重要作用[7]。 常染色體STR 由于易于分型及信息量豐富而被率先用于混合取證樣品的DNA 分析[8]。然而常染色體DNA分析存在以下弊端:(1)當(dāng)分析混合有不同體液的樣本,如精液-陰道分泌物混合斑,唾液-陰道分泌物混合斑及其他同時(shí)含有男女DNA 成分的混合斑時(shí),使用常染色體STR 分析常常不能得到完好的分型結(jié)果[9-11];(2)當(dāng)混合斑中男性精子遠(yuǎn)低于女性陰道上皮細(xì)胞成分時(shí)(比例為1∶25~1∶50),由于PCR的優(yōu)勢(shì)擴(kuò)增,常染色體STR 分型技術(shù)往往會(huì)掩蓋男性DNA,因此只能檢測(cè)到女性成分[12];(3)當(dāng)精液樣本老化(取材時(shí)間>48 h)、精子拷貝數(shù)低、生物證據(jù)樣本發(fā)生污染或降解時(shí)亦無法獲得完整的常染色體STR 分型[13]。 Y 染色體特異性DNA 標(biāo)記為男性所特有,PRINZ 等[14]報(bào)道了即使男女成分比例為1 ∶2 000 時(shí),Y-STR 分型也不會(huì)受女性陰道上皮細(xì)胞的干擾。HANSON 等[15]開發(fā)了一種稱為Y 染色體靶向預(yù)擴(kuò)增(Y-TPA)的系統(tǒng),該系統(tǒng)通過巢式PCR方法預(yù)擴(kuò)增多個(gè)Y-STR 基因座,擴(kuò)增產(chǎn)物再通過使用市售的第二代Y-STR 擴(kuò)增試劑盒如AmpFlSTR〇RYfiler〇RPlus kit 或PowerPlex〇RY23 System 進(jìn) 一 步擴(kuò)增,能從性交6~9 d 后收集的樣本中檢測(cè)到Y(jié)STRs 分型結(jié)果。
此外,Y-STR 分型在生物學(xué)上未檢測(cè)到精子的性侵犯案件(手指插入或陰莖插入但犯罪者為少精癥或無精癥)中也能檢出陽性結(jié)果。 2012 年,TRABUIO[16]使用Yfiler 試劑盒檢測(cè)在手指插入和陰莖插入但沒有檢測(cè)到精子的外陰拭子中,發(fā)現(xiàn)大約三分之一的外陰拭子產(chǎn)生陽性結(jié)果(3~17 個(gè)等位基因)。 在陰莖插入12 h 內(nèi)采集的外陰拭子中大約40%可檢出六個(gè)或更多等位基因的Y-STR 譜,但在12 h 和24 h 之間檢測(cè)的三個(gè)樣品中只有一個(gè)成功獲得類似的分型結(jié)果。 該研究結(jié)果認(rèn)為,在類似的性侵案件中,應(yīng)在性侵發(fā)生后的12 h 內(nèi)采集外陰拭子樣本。 2015 年,MCDONALD 等[17]用Yfiler 試劑盒檢測(cè)來自47 例手指和/或陰莖插入案件的樣本,而這些案件均是在事件發(fā)生后48 h 內(nèi)進(jìn)行的體檢,并且在精子洗脫后未檢測(cè)到精子。 在這些樣本中,30%至少產(chǎn)生一個(gè)Y-STR 分型, 每個(gè)分型包含三個(gè)或更多的等位基因,21%至少產(chǎn)生一個(gè)Y-STR分型,每個(gè)分型包含十個(gè)或更多的等位基因。 這項(xiàng)研究將該類案件中采集樣本的建議時(shí)限從12 h 增加至48 h[18]。
通過Y-STR 分型技術(shù)可以從混合斑中鑒定男性成分,同時(shí)對(duì)于多個(gè)體來源的混合斑的個(gè)體識(shí)別,亦有明顯的使用價(jià)值。 有研究報(bào)道通過將常染色體試 劑 盒AmpF?STR〇RNGMSElectTM分 別 與 包 含23位點(diǎn)的Y-STR 試劑盒PowerPlex Y23 和17 位點(diǎn)的Yfiler 試劑盒結(jié)合分析的方法,發(fā)現(xiàn)Y-STR 分型結(jié)果為最終結(jié)果的判定增加了高達(dá)21%的額外信息量,使用Y 染色體分析檢測(cè)到多個(gè)男性成分的可能性大約是僅僅使用常染色體STR 分析的三倍[19]。 類似的結(jié)果在PURRS 等[20]的一項(xiàng)研究中也報(bào)道過。2014 年,HAN 等[21]報(bào)道采用激光捕獲顯微切片技術(shù)(LCM)和低體積PCR 技術(shù)(LV-PCR)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)3供體來源的精子進(jìn)行分離和檢測(cè)。
親權(quán)鑒定是指利用人類基因組中具有多態(tài)性的遺傳標(biāo)記,對(duì)兩份或多份檢材的身源者是否存在某種親緣關(guān)系進(jìn)行鑒定。常染色體STR 基因座是目前親權(quán)鑒定運(yùn)用最廣泛的遺傳標(biāo)記[22],而Y-STR 基因座的差異可以證明非親子關(guān)系,具有比常染色體基因座更高的排除概率[23]。 例如要判斷一男孩與其已死亡的假定父親是否有血緣關(guān)系,由于無法獲得該假定父親的遺傳信息,則無法通過常染色體檢測(cè)來做父權(quán)鑒定,此時(shí)只要獲得該父親的任一男性親屬的Y 染色體STR 分型,就可以判斷該男孩與該死亡假定父親的親緣關(guān)系。這是因?yàn)閅 染色體呈絕對(duì)的單倍型遺傳,那么該假定父親與其男性親屬享有共同的單倍型,進(jìn)而通過鑒定Y-STR 單倍型是否匹配來判斷該男孩與該已亡父親的生物學(xué)關(guān)系[24-25]。由于Y 染色體獨(dú)特的父系遺傳的方式,可在某些親權(quán)鑒定或其他父系血緣關(guān)系的鑒定中作為補(bǔ)充鑒定的遺傳標(biāo)記使用[26-27]。 一個(gè)三聯(lián)體鑒定的案例報(bào)道表明,當(dāng)出現(xiàn)1~2 個(gè)常染色體基因座不符合遺傳規(guī)律時(shí),若被檢胎兒為男性,而此時(shí)又能確定該被檢父與孩子的生父來自不同父系,應(yīng)盡可能增加Y-STR 的檢驗(yàn)[28]。 在另一例全同胞兄弟關(guān)系涉及同一父系鑒定的案例表明,通過常染色檢測(cè)計(jì)算出的累積全同胞關(guān)系指數(shù)即使達(dá)到認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn),亦可通過增加檢測(cè)Y-STR 而使結(jié)論更可靠,若YSTR 檢測(cè)有分型不一致的基因座,可進(jìn)一步檢測(cè)Y-SNP 而判斷其是否來自同一家系[29]。 總之,補(bǔ)充檢測(cè)Y- SNP 同樣能夠?yàn)橛H權(quán)鑒定提供有效信息。
家系排查是指將從案發(fā)現(xiàn)場提取的生物檢材中獲得的嫌疑人的Y-STR 分型與某一地區(qū)的YSTR 數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比對(duì),找到與嫌疑人存在親緣關(guān)系的家系。人類Y 染色體為男性特有,呈父系、連鎖單倍型遺傳, 故同一家族中男性個(gè)體的Y-STR 分型結(jié)果理論上完全一致(除非突變),這使Y-STR 家系排查法在眾多重大案件偵破中彰顯了其獨(dú)特價(jià)值。2016 年,我國警方就是通過Y-STR 單倍型進(jìn)行家系排查成功破獲特大連環(huán)謀殺案-白銀案[30]。 目前,全國多個(gè)省市、地區(qū),已經(jīng)建立一定規(guī)模的YSTR 數(shù)據(jù)庫。 然而,Y-STR 基因座的突變給家系排查帶來問題,特別是當(dāng)前檢驗(yàn)的Y-STR 基因座數(shù)量日益增多,并且包含較多高突變率Y-STR 基因座的情況下更易凸顯。
Y-STR 基因座突變率不同,常用的Y-STR 基因座的突變率多在2‰~3‰左右。 2010 年,BALLANTYNE 等[31]對(duì)186 個(gè)Y-STR 基因座進(jìn)行了研究,在2 000 多對(duì)父子樣本共352 999 次減數(shù)分裂中,共觀測(cè)到在120 個(gè)基因座上的924 次突變,得出所有基因座每代的突變率變化范圍從3.78×10-4到7.44×10-2。 張廣峰等[32]比較了三種不同的Y-STR 分型體系(Yfiler、Y filerR〇Plus、快速突變Y-STRs)在家系遺傳過程中所展現(xiàn)出的變異程度,家系中兩名男性個(gè)體相隔10 次減數(shù)分裂時(shí),其中Yfiler、Y filerR〇Plus、快速突變Y-STR 單倍型不一致的概率分別為7.35 %、91.2 %、100 %。 結(jié)果顯示同一家系不同男性個(gè)體的Y-STR 單倍型具有一定的多樣性,并且與Y-STR 單倍型包含的基因座數(shù)量和基因座突變率有關(guān)。 這提示包含不同Y-STR 基因座組合的Y-STR 單倍型在世代遺傳過程中的變化程度差異較大,在親權(quán)鑒定和家系排查過程中, 檢測(cè)到的Y-STR 分型體系中若包含快速突變基因座時(shí),應(yīng)注意其發(fā)生突變的情況,有時(shí)還會(huì)存在兩步甚至多步突變,因此不要輕易認(rèn)定其來自不同家系。
插入/缺失(Insertion/Deletion,InDel)和SNP 為二等位基因,具有擴(kuò)增片段短、突變率低的優(yōu)點(diǎn),然而大部分SNP 分型技術(shù)對(duì)設(shè)備要求較高,耗費(fèi)較大,劉亞舉等[33]建議將Y 染色體InDel 位點(diǎn)和YSTR 融合為同一熒光復(fù)合擴(kuò)增系統(tǒng),以此來規(guī)避家系排查中Y-STR 突變的問題。 為了滿足國內(nèi)Y染色體數(shù)據(jù)庫建設(shè)規(guī)范和需求,各公司紛紛推出針對(duì)中國人群的試劑盒。 閱微基因推出了一款MicroreaderTMY Prime Plus ID System[34],該試劑盒利用成熟的6 色熒光標(biāo)記技術(shù),對(duì)37 個(gè)常用Y 染色體STR 基因座、1 個(gè)國人特有的Y-Indel 進(jìn)行復(fù)合擴(kuò)增。 2018 年,Thermo Fisher 公司推出了一款新型Y 染色體建庫試劑盒-Yfiler Platinum PCR 擴(kuò)增試劑盒[35]。 該試劑盒包含38 個(gè)Y-STR 和3 個(gè)適合中國人群的Y-Indel,單倍型識(shí)別能力更高。3 個(gè)YIndel 位點(diǎn)可以幫助進(jìn)行初步篩選,在家系調(diào)查中,3個(gè)Y-Indel 位點(diǎn)如果有一個(gè)不匹配,就可以判斷這兩個(gè)圖譜來自不同家系,這個(gè)結(jié)果也可以用來檢查家系調(diào)查是否準(zhǔn)確。 如果3 個(gè)Y-Indel 均相同,接下來就可以通過其他Y-STR 位點(diǎn)進(jìn)行進(jìn)一步篩選。LIU 等[36]基于我國國內(nèi)的Y-STR 數(shù)據(jù)庫進(jìn)行分析,建議對(duì)于Yfiler 試劑盒檢測(cè)出的不匹配基因座個(gè)數(shù),小于等于2 時(shí)認(rèn)為兩名個(gè)體來源于同一家系的可能性大;對(duì)于YfilerR〇Plus 試劑盒檢測(cè)出不匹配基因座的數(shù)目小于等于4 時(shí),認(rèn)為這兩個(gè)圖譜有較大可能來自于同一家系。
綜上,利用Y-STR 基因座進(jìn)行父系親權(quán)鑒定和男性嫌疑人的家系排查,當(dāng)Y 染色體基因分型并不完全一致時(shí),即使有2 個(gè)Y-STR 基因座分型不同,也不要輕易排除其來源于同一父系家系的可能[37]。Y-STR 家系排查法能有效縮小案件排查范圍,但并不能實(shí)現(xiàn)個(gè)體識(shí)別,對(duì)罪犯的最終確定還要運(yùn)用常染色體STR 檢測(cè),同時(shí)可通過ABO 血型等多種方法綜合判斷[38]。
現(xiàn)主流商業(yè)Y-STR 試劑盒有AmpFLSTRR〇YfilerR〇PCR Amplification PCR 擴(kuò)增試劑盒,GoldeneyeR〇DNA 身份鑒定系統(tǒng)30Y 等。然而這些Y 染色體試劑盒在屬于同一父系的個(gè)體間的區(qū)分能力上存在局限性。 BALLANTYNE 等[31]在2010 年集中觀察了186 個(gè)Y-STR 基因座的突變率,將13 個(gè)突變率(11.9‰~77.3‰)明顯高于其他的基因座(DYF387S1,DYF399S1,DYF403S1a/b,DYF404S1,DYS449,DYS 518,DYS526b,DYS547,DYS570,DYS576,DYS612,DYS626和DYS627)命名為快速突變Y-STRs(Rapid-Mutating Y-STRs, RM Y-STRs)基因座。其中93%的Y-STRs 突變率在1×10-4和1×10-3之間,而RM Y-STRs 突變率多在1.19×10-2和7.73×10-2之間。2012 年,BALLANTYNE 等[39]對(duì)604 個(gè)來自全球51個(gè)人群的無關(guān)男性樣本進(jìn)行分析,區(qū)分開98.5%的男性,同時(shí)證明了RM Y-STR 能夠提供更高的單倍型多樣性和分辨能力(全球604 個(gè)男性中僅8 個(gè)男性共享了3 種單倍型),而在此樣本中用含有17 個(gè)Y-STR 的Yfiler 試劑盒檢測(cè)時(shí),結(jié)果為85 個(gè)男性共享33 個(gè)單倍型。 2014 年,BALLANTYNE 等[40]用13 個(gè)RM Y-STR 對(duì)超過2 500 對(duì)父子對(duì)進(jìn)行個(gè)體鑒別,鑒別率可達(dá)到29%。2016 年,ADNAN 等[41]收集了572 名屬于99 個(gè)2~4 代家系的巴基斯坦男性樣本,45%的二階親屬(祖孫、叔侄、半同胞)等可以被13 個(gè)RM Y-STR 標(biāo)記中的一個(gè)或多個(gè)進(jìn)行區(qū)分,而Yfiler 試劑盒對(duì)應(yīng)的區(qū)分力則為14.7%。 同年,我國ZHANG 等[42]用13 個(gè)RM Y-STR 成功將1 034 個(gè)父子對(duì)中的18.96%區(qū)別開。
由此可見,RM Y-STR 提高了同一父系遺傳男性個(gè)體間的區(qū)分能力。 據(jù)此,RM Y-STR 組合無論在多態(tài)性還是個(gè)體識(shí)別能力方面均明顯強(qiáng)于目前常用的Yfiler 系統(tǒng)。 2016年,Thermo Fisher Scientific 公司[43]推出了27 個(gè)基因座的Yfiler〇RPlus 六色熒光標(biāo)記復(fù)合擴(kuò)增試劑盒, 其中加入了7 個(gè)快速突變的Y-STR基 因 座(DYF387S1a/b,DYS449,DYS518,DYS570,DYS576,DYS627)。 OLOFSON 等[44]用Yfiler〇RPlus試劑盒檢測(cè)551 名男性樣本并與Yfiler 試劑盒作比較,由于引入了7 個(gè)快速突變基因座,具有更高的個(gè)人識(shí)別能力,而由于RM Y-STR 基因座突變率較高,對(duì)親緣關(guān)系的鑒定上Yfiler〇RPlus 試劑盒的效能就相對(duì)較弱。 Y-SNP 由于擴(kuò)增片段短, 在降解DNA 中亦可獲得較完整分型,故將Y-SNP 與YSTR 分型結(jié)果結(jié)合,可應(yīng)用在來自不同地理區(qū)域的人員參與的大規(guī)模災(zāi)難如飛機(jī)墜毀、海嘯或恐怖襲擊的個(gè)體識(shí)別案件中[45]。
Y 染色體由于其嚴(yán)格的父系遺傳特性而被認(rèn)為是研究全球男性智人的遷徙歷史的最佳來源[6]。如前所述,與常染色體和X 染色體不同,Y 染色體95 %非重組區(qū)的信息能完整保存并遺傳給下一代[46]。 在人類進(jìn)化中,一些穩(wěn)定的突變?nèi)鏨-SNP 在Y 染色體上累積,并且由于其非重組特征而永久連鎖遺傳。 因此,這些突變可用來追溯后代的共同父系祖先。 如果在某些雄性個(gè)體中發(fā)現(xiàn)相同的突變,這些突變就構(gòu)成了一種單倍型[47]。 群體之間差異最大的遺傳物質(zhì)是Y 染色體單倍群,全世界的Y 染色體單倍群構(gòu)成了一個(gè)劃分不同人群的譜系[48]。 目前,人類學(xué)及考古學(xué)等不同領(lǐng)域研究人類起源、人口的遷移路線及混合比例中均存在一些一致性看法,例如三類基因組(常染色體、線粒體和Y 染色體)均指出,現(xiàn)代人起源于東非[49-51]。同時(shí),從Y 染色體單倍群也可以看到非洲國家的高單倍型多樣性[52-53]。
2002 年,國際Y 染色體命名委員會(huì)(Y Chromosome Consortium, YCC)發(fā)表了第一個(gè)統(tǒng)一命名的系統(tǒng)發(fā)育染色體圖。2003 年,Y-DNA 系統(tǒng)發(fā)育圖出現(xiàn)在Mark A. Jobling 和Chris Tyler-Smith 的文章上[6]。該系統(tǒng)發(fā)育圖以245 個(gè)Y-SNP 為基礎(chǔ),展示了153個(gè)單倍群之間的關(guān)系,并把全世界的Y-SNP 類型分為代號(hào)為A-T 的20 種主干單倍群,Y 染色體的根部類群是A 型,僅存在于非洲,其次是B 型,也在非洲,C 以后的單倍群(C-T)是從B 分化出來的[6]。所以從Y 染色體看,現(xiàn)代人起源于非洲。 2005 年,家譜DNA 公司創(chuàng)建了Y 染色體系統(tǒng)發(fā)育樹。同年,國際基因家譜學(xué)會(huì)(ISOGG,https∶//isogg.org/tree/index.html)成立,其創(chuàng)建的Y 染色體樹的列表可以通過上傳數(shù)據(jù)后而不斷被更新。 2008 年,KARAFET等[54]報(bào)道了一個(gè)修訂的Y 染色體樹,含有600 個(gè)Y-SNP 標(biāo)記,包含311 個(gè)不同的單倍群。2011年,ZHONG 等[55]和YAN 等[56]指出O-M175、C-M130、D-M174 和N-M231 是東亞4 個(gè)主要單倍群,約占東亞全部男性的93%。 而O-M175 是東亞最大的單倍群,近75%的中國人及超過50%的日本人都可以歸到這一類型下,O1a-M119、O2-M268 及O3-M122 是O-M175 分出3 個(gè)主要的下游單倍群。 隨著Y 染色體樹的不斷更新和修訂,2018 年,O2-M268 和O3-M122 在ISOGG 中分別被修正為O1b和O2[57]。
自20 世紀(jì)90 年代以來,人類學(xué)界爭論最激烈的話題是東亞地區(qū)現(xiàn)代人的起源問題。 2001 年,KE等[58]對(duì)來自東南亞、大洋洲、西伯利亞和中亞的163個(gè)人群的12 127 例男性樣本進(jìn)行了3 個(gè)Y-SNP 的突變檢測(cè):YAP(Alu 序列插入)、M89(C→T 突變)、M130(C→T 突變)。 結(jié)果顯示一萬多分樣品都攜帶的這3 種突變型中的一個(gè)。 而這3 個(gè)突變型均來自約3.5 ~8.9 萬年前起源于非洲的另一個(gè)突變-M168T[59]。從父系角度看,現(xiàn)存的東亞人群都是走出非洲的后裔,是支持現(xiàn)代人非洲單一起源的強(qiáng)有力的遺傳證據(jù)。 現(xiàn)代人到達(dá)東亞后的遷徙路線也是當(dāng)時(shí)的研究熱點(diǎn)之一。 1999 年,SU 等[60]通過19 個(gè)YSNP 來研究東亞人群,研究結(jié)果顯示東亞南方人群比北方人群的多態(tài)性更加顯著,北方人群只擁有南方人群單倍型的子集,認(rèn)為東亞地區(qū)現(xiàn)代人起源于非洲,而后從南方進(jìn)入東亞,遷移至北方。 2005 年,SHI 等[61]對(duì)東亞多個(gè)O3 樣本進(jìn)行了更系統(tǒng)的研究,也發(fā)現(xiàn)南方群體中的O3-M122 的多樣性高于北方,支持O3-M122 的南方起源。2006 年,XUE 等[62]使用貝葉斯全似然法對(duì)中國、蒙古、韓國和日本的27 個(gè)群體近1 000 份樣本的45 個(gè)Y-SNP 和16 個(gè)Y-STR 位點(diǎn)進(jìn)行分析, 發(fā)現(xiàn)東亞北方群體的基因多樣性要高于南方。 但SHI 等[63]認(rèn)為這種北方高于南方的多樣性是由于近期的人群混合所造成,同時(shí)由于長期地理隔離所造成的群體內(nèi)部的瓶頸效應(yīng)對(duì)基因多樣性的估算也有較大影響。
目前廣泛使用的專用Y-SNP 基因分型方法,主要基于毛細(xì)管電泳和SNaPshot 單堿基延伸原理,僅能夠?qū)?shù)十個(gè)SNP 進(jìn)行平行分析[64-65]。 有很多報(bào)道使用PCR 擴(kuò)增開發(fā)了幾種多重基因分型系統(tǒng)以確定Y-SNP 單倍群[66-67]。 然而,除了程序耗時(shí),分析基因座的數(shù)量也是有限的,從而限制了Y-SNP 單倍群樹的分辨率。 基于大規(guī)模平行測(cè)序(massively parallel sequencing,MPS )的下一代測(cè)序(next generation sequencing,NGS )技術(shù)具有從多個(gè)樣品中對(duì)數(shù)百至數(shù)千個(gè)SNP 進(jìn)行基因分型的能力,在單個(gè)實(shí)驗(yàn)運(yùn)行中具有高覆蓋度[68]。 迄今為止,兩種主要的NGS 系 統(tǒng),Ion Personal Genome Machine (PGM)(Thermo Fisher Scientific Inc., Waltham, MA, USA)和MiSeq (Illumina Inc., San Diego, CA, USA)普遍分布于法醫(yī)實(shí)驗(yàn)室[69-70]。MPS 通過有限的DNA 資源實(shí)現(xiàn)高分辨率Y 染色體單倍群劃分,成為了人類法醫(yī)學(xué)研究的新寵兒。 2015 年,RALF 等[71]利用Ion Torrent PGM 平臺(tái)對(duì)530 個(gè)Y-SNP 進(jìn)行平行基因分型,該平臺(tái)能夠?qū)?32 個(gè)全球Y 單倍群進(jìn)行分類,涵蓋了整個(gè)Y 樹的分支。 2017 年,QIAN 等[72]和GAO 等[73]將二代測(cè)序(NGS)、毛細(xì)管電泳和焦磷酸測(cè)序技術(shù)結(jié)合為“NGS+”,設(shè)計(jì)了針對(duì)中國人群的74Y-SNP MPS 系統(tǒng), 將100 個(gè)來自四川漢族人群區(qū)分到18 個(gè)單倍群,這個(gè)新的Y-SNP 單倍群樹幾乎涵蓋所有中國Y 單倍群,可用于中國人群的單倍群劃分。 課題組同時(shí)開發(fā)了一種新數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)決策規(guī)則-FSindex, 用于估計(jì)每個(gè)檢索到的譜系的可能性, 并能夠從錯(cuò)配的Y-STR 單倍型中正確鑒定譜系。 2018 年,WANG M 等[74]又根據(jù)之前的研究設(shè)計(jì)了一個(gè)包括165 個(gè)Y-SNP 的MPS 系統(tǒng),用ION S5 XL 系統(tǒng)分析了測(cè)序性能、靈敏度及基于MPS-SNP對(duì)案例類型樣本的分析能力。 結(jié)果顯示,只有4 個(gè)Y-SNP 呈現(xiàn)缺失的基因型, 并且5 個(gè)SNP 傾向于被指定為雜合子,而其他SNP 的結(jié)果與從其他YSNP 分型工具獲得的結(jié)果完全一致。 這個(gè)MPS YSNP 系統(tǒng)提供了一個(gè)便捷的從樣本到單倍群的工作流程, 有利于父系譜系分類和法醫(yī)譜系搜索,為MPS 技術(shù)在SNP 分析中的應(yīng)用提供了支持。
Y 染色體遺傳標(biāo)記由于其獨(dú)特的遺傳特性而在法醫(yī)實(shí)踐中具有很大的應(yīng)用潛力。 同時(shí),Y 染色體遺傳標(biāo)記亦面臨著現(xiàn)實(shí)的挑戰(zhàn),比如家系排查過程中,由于STR 和SNP 復(fù)合單倍型仍處于前期探索階段,其準(zhǔn)確率在不同研究中有較大的差異,因此要應(yīng)用于實(shí)踐仍需針對(duì)特定的區(qū)域和人群做詳細(xì)的研究,從而推進(jìn)STR 和SNP 復(fù)合單倍型進(jìn)一步解決家系精準(zhǔn)定位的問題。隨著Y 染色體單倍群進(jìn)化樹將不斷被完善,將人類學(xué)研究中的族源推斷應(yīng)用于司法實(shí)踐中,可為縮小嫌疑人的排查范圍提供線索。 此外,多拷貝Y-STR、新型Y 染色體遺傳標(biāo)記的篩選、混合斑男性成分的檢測(cè),不同男性個(gè)體混合物的分析等相關(guān)研究都是目前法醫(yī)學(xué)研究上的熱點(diǎn),這些方向的研究進(jìn)展也將極大促進(jìn)其在司法實(shí)踐中的應(yīng)用。