一种用于高通量检验str分型的系统及其检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种生物技术领域，具体地说，是一种基于高通量测序短串联重复序 列（short tandem repeats, STR)基因型的检测系统及其方法。
【背景技术】
[0002] 近年来通过生物检测技术来识别生物体信息的技术手段已经越来越普遍，法庭科 学DNA检验的基本任务是解决司法实践中的个体识别和亲权鉴定问题。无论在刑事案件、 民事案件、重大事故或灾害中，DNA分型对于明确案件性质以及查明嫌疑人、当事人或受害 者，都起着至关重要的作用。基于毛细管电泳的短串联重复序列（STR)分型检验技术，因其 自动化程度高、快速、灵敏、准确、稳定、重复性好等特点，已广泛应用于法庭科学DNA分型 实验室，成为当前揭示案件线索、锁定嫌疑人的主要手段。
[0003] STR是一类广泛存在于真核生物基因组中的DNA串联重复序列，由2_6bp的核心序 列组成，通常重复15-60次，片段大小一般为100-300bp。STR主要由于核心序列重复次数 不同而具有高度多态性，绝大多数不受选择压力的影响，且较均匀地分布于人类全基因组 中。随着生物科学技术的发展及司法实践需求的进一步提高，法庭科学DNA检验技术在传 统STR检测技术基础上，出现了新的理论和方法。传统的基于毛细管电泳的STR检验技术 通过检测STR基因座的长度多态性获取不同个体的DNA分型信息，所含信息量有限，对于解 决混合样本检验、复杂亲缘关系鉴定等疑难问题存在一定的难度。同时，传统的STR检验技 术通过检测同一基因型DNA分子的总荧光强度来实现该基因型的判读，只能做到对基因型 的定性分析，无法对该基因型所占比例进行准确的定量分析，存在着较大的信息风险。
[0004] Y染色体（除拟常染区外）在减数分裂中不发生交换重组，呈单倍型独立向下传 递，父亲传递给儿子，具有父系遗传特征，序列的变异完全由累积的突变所致，并非重组引 起。Y染色体短串联重复序列（Y-STR)的研究不仅在人类学、古生物学等方面意义重大，而 且在法医学的个人识别及亲子鉴定中亦具有重要而独特的应用价值。由于父系遗传没有 重组，多个Y-STR标记应用时不能像常染色体那样使用相乘原则，因此必须检测足够多的 Y-STR基因座，使得Y染色体单倍型包含尽量多的多态基因座信息，以达到足够的个体识别 统计学效力。
[0005] 传统的STR基因型检测方法通过毛细管电泳对STR片段长度进行荧光检测，反馈 出与核心重复数相应的荧光峰位，所述方法通量较低，无法对海量的DNA信息进行快速检 测，且该方法仅仅能获取STR长度多态性信息，无法同时对STR的序列多态性进行测定。同 时，利用荧光检测需要对用于扩增的引物进行荧光标记，增加荧光检测的误差性，并会限制 STR分型的可检测基因座数量。采用信息含量更大、数据准确性更高的新技术替代传统的 DNA检验技术是科技发展的必然趋势。
【发明内容】
[0006] 本发明的主要目的在于提供一种用于高通量检验STR分型的系统及其检测方法， 其通过高通量测序技术实现染色体上STR复合扩增分型检测，提高检测准确性以及个体识 别的辨识度。
[0007] 本发明的主要目的在于提供一种用于高通量检验STR分型的系统及其检测方法， 其通过选取多个常染色体和/或Y染色体上的STR基因座进行复合扩增以及高通量检测， 不需要任何荧光和化学发光的标记步骤，实现对人类STR基因座的复合扩增及分型的准确 检测。
[0008] 本发明的主要目的在于提供一种用于高通量检验STR分型的系统及其检测方法， 其通过选取多个常染色体上的STR基因座进行复合扩增以及高通量检测，获取所述STR基 因型的核心重复次数和具体序列信息，实现对人类STR基因座分型的准确检测，适用于法 庭科学中的DNA鉴定。
[0009] 本发明的另一目的在于提供一种用于高通量检验STR分型的系统及其检测方法， 其通过选取多个Y染色体上的STR基因座进行复合扩增以及高通量检测，提高男性样本间 的个体识别力，从而，有助于提高Y-STR基因座在无关个体甚至近亲个体中的辨识度。
[0010] 本发明的另一目的在于提供一种用于高通量检验STR分型的系统及其检测方法， 其通过对所述Y-STR基因座的多组引物对设计，同时，高通量测序检验Y-STR分型，获取所 述Y-STR基因型的核心重复次数及具体序列信息，检测信息准确，适用于法庭科学以及亲 子鉴定Y-STR基因座的分型检验。
[0011] 为了实现以上提到的目的，本发明提供一种用于高通量检验STR分型的系统，其 包括生物混合体系，所述生物混合体系包括至少一种样品溶液以及STR基因座的至少1种 不同引物对，其中，所述引物对可用于扩增至少1种所述STR基因座，所述STR基因座选自 常染色体和/或Y染色体；复合扩增系统，所述复合扩增系统用于所述至少1种不同引物对 复合扩增所述STR基因座，形成至少1种STR基因座扩增产物；以及检测系统，所述检测系 统为高通量测序装置，以用于检测至少1种所述STR基因座分型。
[0012] 根据本发明的实施例，所述常染色体STR提供至少16个基因座，所述基因座中的 至少一个选自：CSF1P0、D13S317、D16S539、D18S51、D21S11、D22S1045、D2S441、D3S1358、 D5S818、D6S1043、D7S820、D8S1179、FGA、TH01、TPOX、vWA。
[0013] 根据本发明的实施例，所述Y染色体STR提供至少12个基因座，所述基因座中 的至少一个选自：DYS19、DYS393、DYS437、DYS439、DYS456、DYS635、Y-GATA-H4、DYS390、 DYS391、DYS392、DYS438、DYS448。
[0014] 一种高通量STR分型的检测方法，以用于个体的识别，其包括步骤：
[0015] (S100)提取样本基因组DNA;
[0016] (S200)制备基于高通量测序的STR复合扩增生物混合体系，以用于复合扩增所述 样本基因组DNA的STR基因座；以及
[0017] (S300)高通量测序技术检测所述STR基因座的分型，以用于个体的识别与鉴定。
[0018] 根据本发明的实施例，所述步骤（S200)包括步骤：
[0019] (S210)确定多个STR基因座，其中，所述STR基因座选自常染色体和/或Y染色 体；
[0020] (S220)设计所述DNA的扩增引物对组，以用于提供所述STR基因座的专用扩增引 物对；
[0021] (S230)制备所述STR复合扩增生物混合体系，所述生物混合体系由所述引物组或 其中任意一对引物及多对引物组合、扩增反应物、水和所述基因组DNA组成；以及
[0022] (S240)通过复合扩增系统对所述基因组DNA进行一个或多个STR复合扩增反应。
[0023] 根据本发明的实施例，所述步骤（S210)包括步骤：确定至少1个常染色体STR基 因座，所述常染色体STR基因座至少一个选自：CSF1P0、D13S317、D16S539、D18S51、D21S11、 D22S1045、D2S441、D3S1358、D5S818、D6S1043、D7S820、D8S1179、FGA、TH01、TPOX、vWA。
[0024] 根据本发明的实施例，所述步骤（S210)包括步骤：确定至少1个Y染色体STR基因 座，所述 Y 染色体 STR基因座至少一个选自 DYS19、DYS393、DYS437、DYS439、DYS456、DYS635、 Y-GATA-H4、DYS390、DYS391、DYS392、DYS438、DYS448。
[0025] 根据本发明的实施例，所述步骤（S210)包括步骤：确定至少1个常染色体和Y 染色体STR基因座，所述常染色体STR基因座至少一个选自：CSF1P0、D13S317、D16S539、 D18S51、D21S11、D22S1045、D2S441、D3S1358、D5S818、D6S1043、D7S820、D8S1179、FGA、TH01、 TPOX、vWA，其中，所述Y染色体STR基因座至少一个选自DYS19、DYS393、DYS437、DYS439、 DYS456、DYS635、Y-GATA-H4、DYS390、DYS391、DYS392、DYS438、DYS448。