74-plex SNPs复合检测体系在中国人群中的族群推断研究

使用一组祖源SNP可以分析某人群的遗传成分,推断某个体的族群来源。本课题组前期筛选出74个SNP位点实现了撒哈拉以南的非洲、北非、欧洲、美洲、大洋洲、南亚、西南亚、东亚、东北亚和东南亚等10个地理区域人群的推断,并基于Mass ARRAY质谱分析技术构建了74-plexSNPs复合检测体系。本研究利用该体系对14个中国人群1371份样本进行基因分型,验证评估该体系对中国人群的区分能力和法医学应用效能。首先,基于全球57个人群3628份个体构建参考人群分型库,采用Structure分析和等位基因频率热图等方法进行人群区分能力评估;然后,选取千人基因组计划中3个人群(不包含在参考人群分型库中)及本实验室检测的14个人群共计1654个体作为测试数据集,通过似然比和族群成分等统计分析,评估该体系对实际样本的族群来源推断能力。结果表明,DNA的量最低为1.5ng时,74个SNP均可正确判型,适用于微量检材的检测;该体系对全球10个地理区域人群有区分能力,针对测试人群中欧洲、美洲、南部非洲个体族群来源推断的准确率为95.4%、不排除率为1.06%,东亚个体推断的准确率为71.0%、不排除率为17.9%,东南亚个体推断的准确率66.4%、不排除率为33.3%。该方法可以为实际案件侦察提供线索。     

基于毛干蛋白质组的族群推断技术的建立与验证

毛干是一种案件现场常见的生物物证,由于核DNA含量极少且高度降解,难以采用现有的短串联重复序列(short tandem repeat,STR)检验方法进行个人识别鉴定,目前仅使用线粒体DNA检验进行母系亲缘关系的判定,利用率非常低.毛干中蛋白质非常稳定,而且具有遗传多态性,表现为基因组中的非同义单核苷酸多态性(non-synonymous single nucleotide polymorphisms,ns SNPs),转录翻译后形成蛋白质序列中的单氨基酸多态性(single amino acid polymorphisms,SAPs).充分利用毛干蛋白质中蕴含的遗传信息,为案件提供线索和证据,是实际公安业务的迫切需求,具有重要的应用价值.本文选取了104份中国汉族的毛干样本进行蛋白质组的检测,共获得了703个SAP位点,位于460个蛋白质上,共推导出552个nsSNP位点.进一步筛选在所有样本中检出率超过15%的位点,获得了88个nsSNP位点,使用毛干样本对应的口腔拭子DNA对88个ns SNP位点进行一代测序验证.为评估发现的nsSNP位点对于人群的区分能力,以千人数据库(1 000 Genome Project)为参考数据库,采用聚类分析和群体匹配概率等方法对检测的19份毛干样本进行人群来源推断.结果显示,通过检测毛干蛋白质组中的ns SNP可以实现东亚、欧洲、非洲三大洲际人群的区分.     

东亚三族群SNP高分辨推断模型构建与效能评估

单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)是法医遗传学个体识别和族群推断常用的遗传标记.本研究集合文献和公共库中祖先信息SNP位点(ancestry informative SNPs,AISNPs),应用softmax回归、支持向量机和随机森林3种算法,研究东亚北方的3个主体...     

基于全基因组测序的法医单核苷酸多态性系谱推断研究

目的 通过全基因组测序（whole genome sequencing，WGS）获得高密度单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism，SNP）分型数据，评估分型准确性，研究建立WGS数据用于法医SNP系谱推断的方法。方法 通过华大MGISEQ-200RS测序平台对样本进行深度为30×的WGS，从测序数据中提取Wegene GSA芯片中的645 199个常染色体SNP位点，质控过滤后运用IBS/IBD算法计算预测亲缘关系，并对样本的族群来源进行分析。结果 从测序数据中提取的SNP分型与Wegene GSA芯片分型的一致率大于99.62%。测序获得的SNP数据使用IBS算法可预测1~4级亲缘关系，4级亲缘预测置信区间准确性达100%，使用IBD算法可预测1~7级亲缘关系，7级亲缘预测为有亲缘关系的准确性达100%，通过高深度WGS数据获取的SNP系谱推断能力与芯片预测结果无显著差异。同时，WGS数据用于族群推断与调查结果一致。结论 WGS技术可应用于法医SNP系谱推断，为案件侦破提供线索。     

单管直扩38重祖先信息InDels体系的构建及其在微流控芯片系统的应用

本文基于插入-缺失多态性(insertion-deletion polymorphism,InDel)遗传标记,从相关文献和dbSNP库中筛选出38个在东亚、欧洲、非洲人群中具有等位基因频率差异的祖先来源InDel位点,同时整合Amelogenin位点和Y染色体STR(DYS439)位点,以辅助未知样本的性别鉴定,采用PCR-CE技术构建了可以区分三大洲际人群的单管直接扩增复合检测体系,该体系可与微流控芯片系统相结合,1.7 h内完成DNA样本自动化扩增和电泳分型,利用公共数据库1000Genomes中16个人群1 607名个体的分型数据对筛选的38个InDel位点进行初步评估;同时对构建的38-plex InDels体系的灵敏度、准确性、直接扩增能力进行验证评估;检测5种不同人群的779份样本和215份唾液卡、血卡的直接扩增样本,采用聚类分析和主成分分析方法,评价体系的推断准确性.结果表明该38-plex InDels复合检测体系分型准确,灵敏度达157 pg,能够对唾液卡和血卡直接扩增,可以区分三大洲际人群及其混合人群,能够准确推断待测样本的族群来源、估算祖先成分,且通过集成细胞裂解步骤将有望2h实现"样本进-结果出"式快速自动化InDel分型.     

27-plex SNP种族推断方法的优化及验证

人类学中常将人群分为东亚黄种人、欧洲白种人和非洲黑种人。27-plex SNP种族推断体系可针对来自东亚、欧洲、非洲及欧亚混合人群的样本进行分型检测进而推断其祖先来源。本研究对该体系获取样本分型后的种族推断分析方法进行了进一步优化,建立了一种基于似然比、祖先成分和种族归类的推断分析方法,并对4个来自东亚、欧洲、非洲及其混合人群的测试样本进行种族来源推断。使用基础参考数据库交叉验证和1010份测试样本验证两种方式进行了种族推断方法流程的评估研究。验证结果表明该方法体系在东亚、欧洲、非洲及欧亚混合人群中的推断准确性均高于99%。本种族推断方法可对DNA来源人的种族信息进行刻画,在人类分子遗传学、法医遗传学等领域有重要的应用价值。     

中国南北方汉族人群DNA甲基化表观遗传差异研究

目的 族群地域、体貌特征等表型是基因型与环境共同作用的结果。大量基因组学研究表明,汉族人群具有混合特征,内部存在明显的南北遗传差异。本研究旨在探索研究表观基因组在中国南北方汉族人群之间是否存在差异,并筛选差异遗传位点。方法 使用GLINT软件对483份汉族样本的全基因组甲基化芯片数据进行EWAS分析,使用Lasso回归方法筛选位点。使用多元逻辑回归算法构建南北方汉族人群预测模型,通过十折交叉验证的方法评估。结果 筛选出一组南北方汉族之间差异显著的CpG位点,准确性为99.03%,Kappa系数为0.979 6。结论 本研究表明南北方汉族人群之间存在表观遗传差异,本研究为进一步开展不同地域汉族人群之间的表观遗传差异研究奠定了基础。     

30个祖先信息位点的筛选及应用

摘要：目的 筛选一组祖先信息SNPs位点（AIMs,Ancestry Informative Markers）,构建复合检测体系,用于东亚、欧洲和非洲人群遗传成分描述及个体种族来源推断。方法 以HapMap数据库9个人群的658份样本的分型数据为基础,从30个表型相关基因总共282个SNPs位点中筛选出30个AIMs位点,基于微测序-通用芯片技术构建复合检测体系,并建立人群等位基因频率数据库。使用这组位点分析HapMap数据库中658份人群样本,初步验证位点的区分效能;然后,使用研究构建的体系检验收集的5个人群194份无关个体的DNA样本。最后,通过Structure软件分析获取人群的成分构成以及个体的遗传成分,对个体样本进行种族来源推断。 结果 筛选的30个AIMs位点符合哈迪温伯格平衡（p>0.01）,位点之间没有连锁（r2<0.1）, 658份HapMap数据库样本和194份实验样本的祖先成分分析结果与已知结果完全一致。 结论 本文筛选并建立的30个AIMs位点复合检测体系,能够有效实现东亚、欧洲、非洲人群及混合人群的成分构成和个体遗传成分的分析,有效控制遗传连锁分析中由于人群分层现象带来的误差,也可以用于法医DNA检验中个体祖先来源推断。     

南-北方汉族人、韩国人和日本人遗传划分机器学习模型优化方案

中国汉族人、韩国人和日本人作为东亚主体人群,其中中国汉族人呈现由北向南的梯度混合,在遗传结构上存在不同程度的差异。为实现对中国南-北方汉族人、韩国人和日本人的高分辨率遗传划分,本研究收集和分析了文献报道和实验室前期数据筛选出的1185个东亚人群祖先信息性SNPs (ancestry informative SNPs,AISNPs),应用softmax与随机森林两种机器学习算法构建族群遗传划分模型,然后利用系统发育树、STRUCTURE和主成分分析方法进一步评估不同模型AISNPs位点组合的族群分类效果,最终筛选出234-AISNP的最优组合,softmax模型准确率为92%,实现了南方汉族人、北方汉族人、韩国人和日本人的高精度区分。本研究测试的两种机器学习算法模型为近距离人群的高分辨率划分提供了重要参考,可作为法医DNA族群推断体系位点开发的重要工具。     

中国北方汉族人群EPO基因SNP/T3541G多态性研究

目的:研究促红细胞生成素(EPO)基因T3541G单核苷酸多态性(SNP/C1772T)在中国北方汉族人群中的分布特征.方法:通过PCR-RFLP实验方法,解析206名中国北方汉族人群EPO基因SNP/T3541G.结果:中国北方汉族人辟EPO基因SNP/T3541G多态位点的基因型符合Hardy-Weinberg遗传...     

基于DNA变异的中国汉族人群脱发表型推断及预测模型评估

目的 男性型脱发（male pattern baldness,MPB）,又称为雄激素性脱发（AGA）,是一种常见的男性脱发类型,大约80%的表型差异可以用遗传因素解释。目前的MPB遗传推断研究主要基于欧洲人群,东亚人群相关研究较少。本研究在中国人群中对欧洲人群MPB关联位点进行验证分析,并建立遗传推断模型。方法 本研究调查了486个与欧洲人群MPB相关单核苷酸多态性（SNP）位点在312名中国汉族男性中的关联性,分别使用逐步回归和Lasso回归方法对关联出的位点进行筛选。使用逻辑回归算法构建预测模型,通过十折交叉验证的方法评估。之后进一步比较了逻辑回归、k近邻分类器、随机森林、支持向量机4种常用分类器模型对MPB的预测准确性。结果 有174个SNP位点与中国汉族男性的MPB显著相关（P＜0.05）。通过不同的筛选方法,分别得到了22个SNP和25个SNP的位点集合。基于上述位点集合建立了22-SNP和 25-SNP两种逻辑回归预测模型。以AUC（ROC曲线下方的面积大小,area under curve）来衡量,两种模型对MPB预测的准确性分别为0.85和0.84;经十折交叉验证后预测准确性分别下降至0.81和0.77。当加入年龄作为预测因子后,两种模型的AUC均达到最大值0.89。从运行结果来看,逻辑回归预测模型较本研究中的其他分类器模型具有明显优势。结论 总体而言,虽然预测模型的准确性尚未达到临床期望水平,但SNP在MPB的遗传预测方面仍具备很大的潜力,可以为MPB的早期诊断、临床干预和法庭科学应用提供参考。     

中国北方汉族人群sTnT基因单核苷酸多态性分析

目的：研究中国北方汉族人群sTnT基因的单核苷酸多态性（SNP）,观察其在北方汉族人群中的分布。方法：用PCR-RFLP的方法对204名中国北方汉族人群sTnT基因的SNP进行分析,确定其等位基因频率。结果：美国国立生物技术信息中心报告的外显子11上的27916722 A／C未在本项研究人群中检测到。27930097 C／G和的27920978 C／F的等位基因频率与美国国立生物技术信息中心（NCBI）报道均有显著性差异。结论：sTnT基因SNP分布具有种族差异性。     

基于PCR-LDR平台的近交系小鼠遗传质量快速检测方法

目的建立基于PCR-LDR平台的近交系小鼠SNP快速分型方法,用于检测实验小鼠的遗传质量与品系纯度。方法利用可移植性极高的PCR-LDR技术,以常见近交系小鼠为研究对象,选取了21条染色体上的45个SNP位点,分别设计引物和探针,经过筛选和验证,建立了多重PCR-LDR(polymerase chain reaction and ligase detection reaction,PCR-LDR)分型方案。结果四组多重PCR-LDR可实现45个SNP位点的基因分型,其中43个、44个与45个SNP在样本中的检出率分别为100%、90.9%与36.4%。所有样本经分型确定为纯合体,并得到了常见近交系小鼠SNP位点信息。结论实现了常见近交系小鼠快速、高通量的基因分型,可用于遗传质量检测和品系鉴定。     

利用AIMs分析亚洲9个绵羊群体的群体结构

祖先信息标记(ancestry informative makers,AIMs)可用来分析群体的遗传结构.本研究利用Illumina Ovine SNP50芯片上的SNP位点,在云南乌骨绵羊和其他8个亚洲绵羊群体中以Rosenberg等定义的Informativeness统计量为筛选方法,选取Informativeness值最高的前20、50、100、500个SNP位点与相应数目的随机SNP位点分别用来推断群体的遗传结构.通过主成分分析和用fast STRUCURE推断祖先成分的方法,评价AIMs在推断亚洲绵羊群体遗传结构中的作用.研究显示,利用筛选到的高信息含量标记AIMs,可减少群体结构研究中需要的SNP位点数目.前50个AIMs可有效地将绵羊群体分为4个大类,这与利用全基因组SNPs分析得到的群体结构是一致的,即乌骨绵羊群体blackbone单独为一类、西藏群体changthangi和tibetan归为一类,孟加拉的banglandeshi、banglandeshi Garole群体和印度的Indian Garole群体归为一个类群,其余三个群体(印度尼西亚sumatran、garut群体和印度的deccani群体)近似归为一类.这4大类群在AIMs上存在显著的分化,利用这些位点信息可以为研究群体特征和进化关系提供线索.     

应用SNPstream技术检测MASP2基因的多态性

目的：应用一种高通量单核苷酸多态性（SNP）检测方法——SNPstream技术检测甘露聚糖结合凝集素相关丝氨酸蛋白酶-2（MASP2）基因的多态性。方法：收集北京汉族人群SARS病例96例和正常对照96例,用SNPstream技术检测样本的MASP2基因多态性,并用PCR产物直接测序技术对其中一个位点rs2273346进行分型,以验证SNPstream技术的准确性。结果：192例样本的MASP2基因rs2273346位点SNPstream技术分型结果与测序结果完全相符,2种方法的基因型分型结果具有很好的一致性。结论：SNPstream技术是高通量SNP检测的良好工具,准确性高,所需样本量低,在大规模人群SNP筛检中具有良好的发展前景。     

SNP分型前的PAGE检测

目的：探讨单核苷酸多态性(single nucleotide polymmphism,SNP)分型前聚丙烯酰胺凝胶电泳(polyaerylamide gel electro—phoresis,PAGE)的作用。方法：对3个DNA片段(DAOA基因的片段E1和E2、RGS4基因的片段S4)的PCR产物先用PAGE分析,然后用变性高效液相色谱(denaturing high performance liquid chromatography,DHPLC)分型,并比对结果。结果：PAGE能将片段E1、E2和S4中同一位点的SNP杂合子样本和纯合子样本区分开来,还能进一步将片段S4中SNP位点的2种不同纯合子样本区分开来。结论：PAGE能提高SNP的检测效率,而且具有成本低,操作简便的特点。     

人类基因组单核苷酸多态性和单体型的分析及应用

单核苷酸多态性是人类基因组中最丰富的遗传变异。单体型是指位于一条染色体上或某一区域的一组相关联的SNP等位位点,单体型已经成为近年来人类遗传研究的组成部分。人类基因组单体型图（HapMap）计划的目标就是构建人类DNA序列中多态位点的常见模式,找出代表整个人类基因图谱之中的SNP集合的标签SNP。在复杂性疾病研究中,由多个变异位点组合构成的单体型分析优于单个SNP的分析。文章论述了SNPs、基因型、表现型的定义与HapMap计划的一些情况,综述了单体型的3种推断算法和单体域的不同定义与构建方法,同时介绍了标签SNP的选择及单体型与复杂疾病关联分析的方法,可利用公共SNP数据库的情况以及SNPs与单体型在复杂疾病与药物反应方面的应用。     

中国丝光绿蝇种群线粒体细胞色素b基因的遗传多样性及其对法医学上死亡地点推断的意义

【目的】对中国多地丝光绿蝇Lucilia sericata种群线粒体细胞色素b(cytochrome b, CYTB)基因进行测序,探究地理隔离对中国丝光绿蝇线粒体细胞色素b基因遗传多样性的影响,并探讨其在法医学上死亡地点推断中的应用。【方法】对2016年采自中国11个地区的丝光绿蝇55头个体的线粒体细胞色素b基因进行PCR扩增和测序;运用MEGA 6.0进行遗传多样性分析、系统发育分析和遗传距离分析,运用Primer 5进行聚类分析,运用WinArl35软件进行遗传分化研究,运用DnaSP 5.0进行单倍型统计分析,运用SPSS进行数据整理。并于2017年采用随机抽样的方法抽取其中2个地区(七台河和楚雄),再捕捉丝光绿蝇进行地域特征单核苷酸多态性(SNP)位点的验证实验。【结果】共获得55条丝光绿蝇线粒体CYTB基因序列(GenBank登录号:MG696659-696663; MG734397-734446),共发现19个变异位点,样本总体核苷酸多态度(Pi)为0.00205,组内平均遗传距离为0.00178。主坐标聚类分析显示所有样本聚为3簇。种群间遗传分化指数Fst有统计学意义的共有6组,范围为0.056～0.350。累计遗传距离和累计纬度差之间具有较高的相关性。序列比对共发现11个地域性私有SNP位点,14个私有单倍型。SNP位点验证实验表明,楚雄样本无新增的SNP位点,七台河样本新增3个SNP位点,其中2个地域性私有SNP位点。【结论】地理隔离对中国丝光绿蝇线粒体细胞色素b基因的遗传多样性具有影响,这种影响可能对法医学上死亡地点的推测有所帮助。     

双色荧光杂交芯片在近交系小鼠遗传监测中的应用

应用一种新的高通量SNP检测方法-双色荧光杂交芯片技术进行近交系小鼠遗传监测。应用双色荧光杂交芯片技术对4个品系近交系小鼠的多个基因组DNA样本进行SNP分型,整合6个SNP位点的芯片杂交信息,对样本所属品系进行判断。研究结果表明SNP检测方法-双色荧光杂交芯片技术能够对选定的6个SNP位点进行高准确率分型;双色荧光杂交芯片技术是一种高通量SNP检测的良好工具,适合于对少量近交系品系来源的大样本量小鼠进行遗传污染监测和品系鉴定,并具有扩大应用的潜力。     

双色荧光杂交芯片在近交系小鼠遗传监测中的应用

应用一种新的高通量SNP检测方法-双色荧光杂交芯片技术进行近交系小鼠遗传监测。应用双色荧光杂交芯片技术对4个品系近交系小鼠的多个基因组DNA 样本进行SNP分型,整合6个SNP位点的芯片杂交信息,对样本所属品系进行判断。研究结果表明SNP检测方法-双色荧光杂交芯片技术能够对选定的6个SNP位点进行高准确率分型;双色荧光杂交芯片技术是一种高通量SNP检测的良好工具,适合于对少量近交系品系来源的大样本量小鼠进行遗传污染监测和品系鉴定,并具有扩大应用的潜力。