母子鉴定发现罕见三体案例
在如今，亲子鉴定已经是一项相对成熟的技术，成为一种常规化的检测。随着样本量的快速增加，特殊案例会不断地出现在法医科学家的工作当中。例如21三体问题、CNV、杂合性丢失及染色体结构变异等等，这些遗传变异对亲缘鉴定、家系排查等问题提出了新的挑战。面对这样的特殊样本，法医科学家要采取不同的技术来综合考量特殊基因型背后的原因，并据此调整工作方法。
近期我们的客户在使用Microreader™ 21 ID System进行母子鉴定时，就发现了孩子有两个STR位点分别出现峰高比1:2以及三峰的现象。进一步的研究分析表明，孩子为21三体，并且伴随罕见的部分同源非姐妹染色单体交换现象。具体表现为21号染色体上，一部分STR位点检测结果为三峰；其余STR位点检测结果为双峰，峰高比1:2。这一现象不符合典型21三体基因型。本案例于年初发表在Legal Medicine上。今天，大阅哥就来带大家回顾，了解下这一案例。
【一】
故事的开端并没有什么稀奇：
一位母亲带孩子来做亲子鉴定。工作人员按照常规流程采集血样，并使用MicroreaderTM 21 ID System进行STR分型。然而，孩子的STR分型结果却出人意料：Penta D基因型为9,10,13(母亲为9,13)；D21S11基因型为29,35(母亲为32.2,35)，峰高比1:2，见Fig. 1. 除去Penta D，孩子的其余20个STR均遗传母亲的一个等位基因；而除去Penta D及S21S11，两者的联合亲子指数为4,10,144。亲子问题倒是解决了，可一个疑问却留给了我们：如何解释这两处特殊的STR基因型？这种基因型提示我们，孩子可能为21三体，但也有可能是特殊的两处拷贝数变异(CNV)。为了确认孩子的真实情况，科研人员进行了一系列的后续实验。
【二】
首先进行的是非整倍体的检测，使用阅微基因生产的染色体非整倍体检测试剂盒。该试剂盒包含21号染色体上的8个STR位点(LFG21, D21S2052, D21S1435, D21S1411, D21S1246, D21S11, Penta D and D21S1446)。在其中七个位点上(除D21S1446，结果见Fig. 2)，孩子有三个位点显示为三峰，有四个位点显示为双峰峰高比1:2；而母亲基因型正常。检测的结果表明孩子的确为21三体患者，这解决了我们开始的疑惑。
核型分析的结果也直接展示了21号染色体有三个染色单体的事实，进一步支持了我们的判断。在全基因组SNP阵列分析中，结果同样显示了孩子为21三体患者。这些实验合起来，给了我们充分的信心下结论，在最初STR检测中发现的异常基因型源于孩子的21三体，而非拷贝数变异。
然而，STR分型的结果还带来了更多的问题：为什么有的位点是三峰，有的是双峰？这与典型的21三体基因型不相符。
一个直接的解释是：该21三体案例，还涉及了染色体结构的变异。
表 1 STR位点在基因组中的位置
【三】
研究人员注意到，“表现”不同的STR位点之间，存在某种空间位置关系，如表 1所展示。阴影部分的四个STR基因座，对应于上述只有两个峰的位点，位于21号染色体的“中部”；其余三峰位点，位于21号染色体的“两端”。由此，一个可能的猜想就是：母亲在减数分裂Ⅰ期发生了21号染色体上的部分同源非姐妹染色单体交换(约19181770 ~ 39499178区域)，而后，在Ⅰ期又发生了不分离，因此，两条母亲21号染色体都遗传给了孩子(一条正常，一条发生部分交换)。在Fig. 3中，研究人员展示了这一变异过程。随后绘制的21号染色体杂合基因座比例图也证实了这一猜想。
与全基因组SNP阵列分析、核型分析对比，非整倍体检测有如下优势：
1.非整倍体检测基于STR分型技术，操作简便，实验周期短，成本低。
2.非整倍体检测可以提供额外的信息，如本案例中非典型三体基因型问题，这是传统核型无法检测到的问题。阅微基因生产的染色体非整倍体检测试剂盒呈现良好的峰型结果，并且直接提出了一个有趣的非典型21三体基因型问题，帮助研究者发现了本案例中特殊的21三体形成过程。
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1. Jiao H, Ren H, Yang Y, et al. Tri-allelic patterns of STRs and partially homologous non-sister chromatid crossover observed in a parentage test. Legal Medicine, 2018, 30: 34-37.
