Skip to content
Nhiễm sắc thể X là một trong những nhiễm sắc thể nhân ổn định nhất về mặt di truyền, với kích thước và chiều dài xấp xỉ 155 triệu cặp bazơ (Mb), chiếm gần 5% bộ gen người. [ 1 , 2 ] Thông thường, phụ nữ có hai nhiễm sắc thể X, trong khi nam giới có một nhiễm sắc thể X và một nhiễm sắc thể Y. Trong quá trình giảm phân, nhiễm sắc thể X của phụ nữ tái tổ hợp và được truyền cho con cái. Ở nam giới, hầu hết các nhiễm sắc thể X không tái tổ hợp với nhiễm sắc thể Y, ngoại trừ vùng giả nhiễm sắc thể thường. Các phần không tái tổ hợp của các dấu hiệu di truyền này được truyền trực tiếp từ cha sang con cái. Do kiểu di truyền độc đáo của chúng, các dấu hiệu nhiễm sắc thể X, chẳng hạn như các locus lặp lại ngắn nối tiếp X (X-STR) và các đa hình một nucleotide trên nhiễm sắc thể X (X-SNP), rất hữu ích trong y học pháp y và di truyền quần thể. X-STR phân bố rộng rãi trong bộ gen của sinh vật nhân chuẩn với độ ổn định cao và đa hình di truyền. Việc sử dụng các locus X-STR trong xét nghiệm pháp y đã mở rộng đáng kể, với hơn 50 locus như vậy được sử dụng trong thực hành pháp y, với thông tin chi tiết có sẵn trên trang web tham khảo ChrX-STR. [ 3 , 4 ] Người cha truyền alen X-STR duy nhất của mình cho con gái, trong khi người mẹ truyền một trong hai alen X-STR của mình cho con. Do đó, anh chị em ruột có thể có các alen X-STR giống hệt nhau của cha, trong khi các alen của mẹ có thể khác nhau. Nghiên cứu này báo cáo một trường hợp hiếm hoi về phân tích quan hệ họ hàng trong đó hai người con gái thừa hưởng các dấu hiệu nhiễm sắc thể X giống hệt nhau của mẹ. Điều này làm nổi bật tầm quan trọng của hiện tượng này trong phân tích di truyền khi sử dụng các dấu hiệu nhiễm sắc thể X.
Một trường hợp hai chị em gái có kiểu gen giống hệt nhau trên nhiễm sắc thể X
- Mở
Tóm tắt
Các dấu hiệu di truyền nhiễm sắc thể X thường được sử dụng trong việc xác định quan hệ cha con pháp y do các kiểu di truyền đặc biệt của chúng. Phân tích quan hệ họ hàng cho thấy hai chị em không phải là cặp song sinh giống hệt nhau có kiểu gen giống hệt nhau trên nhiễm sắc thể X, bao gồm 36 đoạn lặp lại ngắn song song nhiễm sắc thể X (X-STR) và 29 đa hình một nucleotide trên nhiễm sắc thể X (X-SNP) trải dài toàn bộ nhiễm sắc thể X từ p-telomere đến q-telomere. Các X-STR và X-SNP giống hệt nhau ở con gái có thể là kết quả của sự liên kết hoặc một cơ hội hiếm hoi xảy ra. Điều này làm nổi bật nhu cầu phân tích và diễn giải cẩn thận khi xử lý các dấu hiệu nhiễm sắc thể X và trong các trường hợp riêng lẻ, ngay cả khi hai người phụ nữ chia sẻ một alen ở mỗi locus, điều này không nhất thiết có nghĩa là họ là chị em cùng cha khác mẹ. Cần phải tính đến khả năng trùng hợp ngẫu nhiên do các alen của mẹ.
GIỚI THIỆU
Nhiễm sắc thể X là một trong những nhiễm sắc thể nhân ổn định nhất về mặt di truyền, với kích thước và chiều dài xấp xỉ 155 triệu cặp bazơ (Mb), chiếm gần 5% bộ gen người. [ 1 , 2 ] Thông thường, phụ nữ có hai nhiễm sắc thể X, trong khi nam giới có một nhiễm sắc thể X và một nhiễm sắc thể Y. Trong quá trình giảm phân, nhiễm sắc thể X của phụ nữ tái tổ hợp và được truyền cho con cái. Ở nam giới, hầu hết các nhiễm sắc thể X không tái tổ hợp với nhiễm sắc thể Y, ngoại trừ vùng giả nhiễm sắc thể thường. Các phần không tái tổ hợp của các dấu hiệu di truyền này được truyền trực tiếp từ cha sang con cái. Do kiểu di truyền độc đáo của chúng, các dấu hiệu nhiễm sắc thể X, chẳng hạn như các locus lặp lại ngắn nối tiếp X (X-STR) và các đa hình một nucleotide trên nhiễm sắc thể X (X-SNP), rất hữu ích trong y học pháp y và di truyền quần thể. X-STR phân bố rộng rãi trong bộ gen của sinh vật nhân chuẩn với độ ổn định cao và đa hình di truyền. Việc sử dụng các locus X-STR trong xét nghiệm pháp y đã mở rộng đáng kể, với hơn 50 locus như vậy được sử dụng trong thực hành pháp y, với thông tin chi tiết có sẵn trên trang web tham khảo ChrX-STR. [ 3 , 4 ] Người cha truyền alen X-STR duy nhất của mình cho con gái, trong khi người mẹ truyền một trong hai alen X-STR của mình cho con. Do đó, anh chị em ruột có thể có các alen X-STR giống hệt nhau của cha, trong khi các alen của mẹ có thể khác nhau. Nghiên cứu này báo cáo một trường hợp hiếm hoi về phân tích quan hệ họ hàng trong đó hai người con gái thừa hưởng các dấu hiệu nhiễm sắc thể X giống hệt nhau của mẹ. Điều này làm nổi bật tầm quan trọng của hiện tượng này trong phân tích di truyền khi sử dụng các dấu hiệu nhiễm sắc thể X.
VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
Mẫu
Các mẫu được thu thập từ một người mẹ (M) và hai cô con gái (S1 và S2) cho một nghiên cứu dựa trên dân số về đa hình di truyền và đột biến ở X-STR. Nghiên cứu đã được Ủy ban đạo đức của Viện luật chứng cứ và khoa học pháp y tại Đại học khoa học chính trị và luật Trung Quốc chấp thuận (Thư chấp thuận đạo đức số 2020003, ngày 3 tháng 11 năm 2020) và tất cả những người tham gia đều cung cấp sự đồng ý có hiểu biết. Người mẹ và các cô con gái đều khỏe mạnh, với khoảng cách tuổi tác giữa hai chị em là 10 tuổi.
Phân loại lặp lại nối tiếp ngắn dựa trên điện di mao quản
DNA được đánh máy trực tiếp bằng bộ dụng cụ STR thương mại, bao gồm bộ dụng cụ GSTAR ™ 25, bộ dụng cụ GSTAR ™ 22 Plus, bộ dụng cụ GSTAR ™ 30X (Beijing Jinmashenghe Technology Co., Ltd., Bắc Kinh, Trung Quốc) và SureID ® X37 (Ningbo HEALTH Gene Technologies Co., Ltd., Chiết Giang, Trung Quốc). Phản ứng chuỗi polymerase (PCR) được thực hiện theo khuyến nghị của nhà sản xuất. Sản phẩm PCR được đánh máy bằng Máy phân tích di truyền Applied Biosystems 3500 (Thermo Fisher Scientific, Inc., MA, Hoa Kỳ). Kiểu gen được phân tích bằng Phần mềm GeneMapper ™ ID-X v1.6 (Thermo Fisher Scientific, Inc., MA, Hoa Kỳ).
Giải trình tự thế hệ tiếp theo
Bộ dụng cụ phân tích kiểu gen STRSeqTyper122 STR và bảng SNP 448-plex, đã được báo cáo trước đó, [ 5 , 6 ] đã được sử dụng để giải trình tự tổng cộng 63 STR nhiễm sắc thể thường, 16 X-STR và 29 X-SNP. Chuẩn bị mẫu, khuếch đại đa kênh, chuẩn bị thư viện và giải trình tự được thực hiện theo hướng dẫn của nhà sản xuất và các giao thức đã thiết lập. Các thư viện đã chuẩn bị được chuẩn hóa và kết hợp với 30% PhiX từ Illumina và sau đó được giải trình tự trên nền tảng giải trình tự MiSeq FGx do Verogen phát triển bằng cách sử dụng Bộ thuốc thử MiSeq ® v3.
Các công cụ phần mềm chuyên dụng ForensicTyper và SNPTyper ( https://github.com/wangle-ifs/SNPTyper ) đã được sử dụng để phân tích các tệp FASTQ để phân loại STR và SNP. Các công cụ này được phát triển bởi Viện Khoa học Pháp y, Bộ Công an Trung Quốc.
Phân tích sự di truyền lặp lại ngắn trên nhiễm sắc thể X giữa các gia đình khác nhau
Để nghiên cứu mối quan hệ di truyền giữa các X-STR, chúng tôi đã phân tích thêm 20 họ, mỗi họ bao gồm hai cha mẹ và hai hoặc ba con, bằng bộ dụng cụ GSTAR ™ 30X.
KẾT QUẢ
Kiểu gen nhất quán trên nhiễm sắc thể X ở hai con gái
Chúng tôi đã tiến hành phân tích toàn diện 43 STR nhiễm sắc thể thường, 36 X-STR và 29 X-SNP bằng phương pháp điện di mao quản và giải trình tự thế hệ thứ hai. Phân tích STR nhiễm sắc thể thường đã xác nhận mối quan hệ sinh học giữa người mẹ và các con gái của bà, cung cấp bằng chứng cho thấy hai người phụ nữ này không phải là cặp song sinh giống hệt nhau, như tóm tắt trong Bảng 1. Hơn nữa, xét nghiệm cho thấy cả hai người con gái đều biểu hiện kiểu gen giống hệt nhau trên 36 X-STR và 29 X-SNP, cho thấy sự di truyền alen từ mẹ giống hệt nhau mặc dù mẹ có dị hợp tử ở 25 X-STR và 17 X-SNP.
Một trường hợp hai chị em gái có kiểu gen giống hệt nhau trên nhiễm sắc thể X
- Mở
Tóm tắt
Các dấu hiệu di truyền nhiễm sắc thể X thường được sử dụng trong việc xác định quan hệ cha con pháp y do các kiểu di truyền đặc biệt của chúng. Phân tích quan hệ họ hàng cho thấy hai chị em không phải là cặp song sinh giống hệt nhau có kiểu gen giống hệt nhau trên nhiễm sắc thể X, bao gồm 36 đoạn lặp lại ngắn song song nhiễm sắc thể X (X-STR) và 29 đa hình một nucleotide trên nhiễm sắc thể X (X-SNP) trải dài toàn bộ nhiễm sắc thể X từ p-telomere đến q-telomere. Các X-STR và X-SNP giống hệt nhau ở con gái có thể là kết quả của sự liên kết hoặc một cơ hội hiếm hoi xảy ra. Điều này làm nổi bật nhu cầu phân tích và diễn giải cẩn thận khi xử lý các dấu hiệu nhiễm sắc thể X và trong các trường hợp riêng lẻ, ngay cả khi hai người phụ nữ chia sẻ một alen ở mỗi locus, điều này không nhất thiết có nghĩa là họ là chị em cùng cha khác mẹ. Cần phải tính đến khả năng trùng hợp ngẫu nhiên do các alen của mẹ.
GIỚI THIỆU
Nhiễm sắc thể X là một trong những nhiễm sắc thể nhân ổn định nhất về mặt di truyền, với kích thước và chiều dài xấp xỉ 155 triệu cặp bazơ (Mb), chiếm gần 5% bộ gen người. [ 1 , 2 ] Thông thường, phụ nữ có hai nhiễm sắc thể X, trong khi nam giới có một nhiễm sắc thể X và một nhiễm sắc thể Y. Trong quá trình giảm phân, nhiễm sắc thể X của phụ nữ tái tổ hợp và được truyền cho con cái. Ở nam giới, hầu hết các nhiễm sắc thể X không tái tổ hợp với nhiễm sắc thể Y, ngoại trừ vùng giả nhiễm sắc thể thường. Các phần không tái tổ hợp của các dấu hiệu di truyền này được truyền trực tiếp từ cha sang con cái. Do kiểu di truyền độc đáo của chúng, các dấu hiệu nhiễm sắc thể X, chẳng hạn như các locus lặp lại ngắn nối tiếp X (X-STR) và các đa hình một nucleotide trên nhiễm sắc thể X (X-SNP), rất hữu ích trong y học pháp y và di truyền quần thể. X-STR phân bố rộng rãi trong bộ gen của sinh vật nhân chuẩn với độ ổn định cao và đa hình di truyền. Việc sử dụng các locus X-STR trong xét nghiệm pháp y đã mở rộng đáng kể, với hơn 50 locus như vậy được sử dụng trong thực hành pháp y, với thông tin chi tiết có sẵn trên trang web tham khảo ChrX-STR. [ 3 , 4 ] Người cha truyền alen X-STR duy nhất của mình cho con gái, trong khi người mẹ truyền một trong hai alen X-STR của mình cho con. Do đó, anh chị em ruột có thể có các alen X-STR giống hệt nhau của cha, trong khi các alen của mẹ có thể khác nhau. Nghiên cứu này báo cáo một trường hợp hiếm hoi về phân tích quan hệ họ hàng trong đó hai người con gái thừa hưởng các dấu hiệu nhiễm sắc thể X giống hệt nhau của mẹ. Điều này làm nổi bật tầm quan trọng của hiện tượng này trong phân tích di truyền khi sử dụng các dấu hiệu nhiễm sắc thể X.
VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
Mẫu
Các mẫu được thu thập từ một người mẹ (M) và hai cô con gái (S1 và S2) cho một nghiên cứu dựa trên dân số về đa hình di truyền và đột biến ở X-STR. Nghiên cứu đã được Ủy ban đạo đức của Viện luật chứng cứ và khoa học pháp y tại Đại học khoa học chính trị và luật Trung Quốc chấp thuận (Thư chấp thuận đạo đức số 2020003, ngày 3 tháng 11 năm 2020) và tất cả những người tham gia đều cung cấp sự đồng ý có hiểu biết. Người mẹ và các cô con gái đều khỏe mạnh, với khoảng cách tuổi tác giữa hai chị em là 10 tuổi.
Phân loại lặp lại nối tiếp ngắn dựa trên điện di mao quản
DNA được đánh máy trực tiếp bằng bộ dụng cụ STR thương mại, bao gồm bộ dụng cụ GSTAR ™ 25, bộ dụng cụ GSTAR ™ 22 Plus, bộ dụng cụ GSTAR ™ 30X (Beijing Jinmashenghe Technology Co., Ltd., Bắc Kinh, Trung Quốc) và SureID ® X37 (Ningbo HEALTH Gene Technologies Co., Ltd., Chiết Giang, Trung Quốc). Phản ứng chuỗi polymerase (PCR) được thực hiện theo khuyến nghị của nhà sản xuất. Sản phẩm PCR được đánh máy bằng Máy phân tích di truyền Applied Biosystems 3500 (Thermo Fisher Scientific, Inc., MA, Hoa Kỳ). Kiểu gen được phân tích bằng Phần mềm GeneMapper ™ ID-X v1.6 (Thermo Fisher Scientific, Inc., MA, Hoa Kỳ).
Giải trình tự thế hệ tiếp theo
Bộ dụng cụ phân tích kiểu gen STRSeqTyper122 STR và bảng SNP 448-plex, đã được báo cáo trước đó, [ 5 , 6 ] đã được sử dụng để giải trình tự tổng cộng 63 STR nhiễm sắc thể thường, 16 X-STR và 29 X-SNP. Chuẩn bị mẫu, khuếch đại đa kênh, chuẩn bị thư viện và giải trình tự được thực hiện theo hướng dẫn của nhà sản xuất và các giao thức đã thiết lập. Các thư viện đã chuẩn bị được chuẩn hóa và kết hợp với 30% PhiX từ Illumina và sau đó được giải trình tự trên nền tảng giải trình tự MiSeq FGx do Verogen phát triển bằng cách sử dụng Bộ thuốc thử MiSeq ® v3.
Các công cụ phần mềm chuyên dụng ForensicTyper và SNPTyper ( https://github.com/wangle-ifs/SNPTyper ) đã được sử dụng để phân tích các tệp FASTQ để phân loại STR và SNP. Các công cụ này được phát triển bởi Viện Khoa học Pháp y, Bộ Công an Trung Quốc.
Phân tích sự di truyền lặp lại ngắn trên nhiễm sắc thể X giữa các gia đình khác nhau
Để nghiên cứu mối quan hệ di truyền giữa các X-STR, chúng tôi đã phân tích thêm 20 họ, mỗi họ bao gồm hai cha mẹ và hai hoặc ba con, bằng bộ dụng cụ GSTAR ™ 30X.
KẾT QUẢ
Kiểu gen nhất quán trên nhiễm sắc thể X ở hai con gái
Chúng tôi đã tiến hành phân tích toàn diện 43 STR nhiễm sắc thể thường, 36 X-STR và 29 X-SNP bằng phương pháp điện di mao quản và giải trình tự thế hệ thứ hai. Phân tích STR nhiễm sắc thể thường đã xác nhận mối quan hệ sinh học giữa người mẹ và các con gái của bà, cung cấp bằng chứng cho thấy hai người phụ nữ này không phải là cặp song sinh giống hệt nhau, như tóm tắt trong Bảng 1. Hơn nữa, xét nghiệm cho thấy cả hai người con gái đều biểu hiện kiểu gen giống hệt nhau trên 36 X-STR và 29 X-SNP, cho thấy sự di truyền alen từ mẹ giống hệt nhau mặc dù mẹ có dị hợp tử ở 25 X-STR và 17 X-SNP.
Hình 1 cung cấp sơ đồ minh họa vị trí bộ gen và liên kết của các dấu hiệu nhiễm sắc thể X được sử dụng trong nghiên cứu này. [ 7 ] Trong số các dấu hiệu được phát hiện này, DXS6807 và rs6643690 nằm ở đầu xa nhất của telomere P và q của nhiễm sắc thể X. Thông tin vị trí chi tiết và kết quả của X-STR và X-SNP đối với ba cá nhân được trình bày chi tiết trong Bảng 2 và 3. Dữ liệu trình tự của 16 X-STR thu được thông qua giải trình tự thế hệ thứ hai cho thấy cả hai con gái đều sở hữu trình tự giống hệt nhau, cho thấy sự chia sẻ một alen của mẹ. Bảng 4 cung cấp thêm thông tin chi tiết về trình tự X-STR toàn diện cho ba cá nhân.
Phân tích sự di truyền lặp lại ngắn trên nhiễm sắc thể X giữa các gia đình khác nhau
Tổng cộng có 20 gia đình được phân tích bởi 30 X-STR. Trong số những gia đình này, có 6 gia đình có 2 con gái, 4 gia đình có 2 con trai, 6 gia đình có 1 con trai và 1 con gái, 1 gia đình có 2 con trai và 1 con gái, 1 gia đình có 3 con trai, 1 gia đình có 3 con gái và 1 con trai. Đáng chú ý là không có gia đình nào có alen mẹ nhất quán trên tất cả 30 X-STR.
THẢO LUẬN
Phân tích các dấu hiệu di truyền trên nhiễm sắc thể X đã được chứng minh là cực kỳ hữu ích trong việc xác định các đặc điểm di truyền cụ thể. Ví dụ, trong trường hợp mối quan hệ giữa những chị em gái có chung cha, những chị em gái phải sở hữu cùng một nhiễm sắc thể X của cha; nếu không, mối quan hệ có thể bị loại trừ, trừ khi có sự hiện diện của đột biến. Tuy nhiên, không giống như các dấu hiệu di truyền trên nhiễm sắc thể thường, các dấu hiệu trên nhiễm sắc thể X có thể được liên kết về mặt di truyền, nghĩa là chúng có nhiều khả năng được di truyền cùng nhau như một đơn vị duy nhất. Do đó, khi phân tích các dấu hiệu di truyền trên nhiễm sắc thể X, điều quan trọng là phải xem xét cả sự gần gũi về mặt vật lý và di truyền của chúng. [ 8 , 9 ] Hiện tại, X-STR được nhóm thành bốn cụm trong vòng 0,5 cM của nhau. Các sự kiện tái tổ hợp hiếm khi được quan sát thấy giữa các dấu hiệu liên kết chặt chẽ thể hiện tái tổ hợp <0,5% trong các cụm này. Tuy nhiên, các mức độ tái tổ hợp khác nhau được quan sát thấy ở các locus bên ngoài các cụm. [ 10-13 ]
Trong trường hợp này, hồ sơ di truyền của hai người con gái biểu hiện sự nhất quán hoàn toàn trên tất cả 36 X-STR và 29 X-SNP được phân tích, cho thấy rằng người mẹ sở hữu các alen giống hệt nhau mặc dù bà dị hợp tử ở một số locus. Các X-STR và X-SNP được phân tích được phân bố trên toàn bộ nhiễm sắc thể X trải dài từ p-telomere đến q-telomere. Để kiểm tra thêm khả năng xảy ra điều này, chúng tôi đã phân tích thêm 20 gia đình, mỗi gia đình bao gồm hai đến ba đứa con. Chúng tôi không quan sát thấy một alen mẹ nhất quán của X-STR trong số những gia đình này. Do đó, trong trường hợp này, nhiều locus không phân biệt giữa các alen nguồn gốc mẹ của hai chị em, điều này có thể là do thiếu các sự kiện tái tổ hợp ở các vị trí di truyền này hoặc khả năng nhất quán ngẫu nhiên cực kỳ thấp. Do đó, khi đánh giá mối quan hệ giữa hai chị em gái, điều quan trọng là không chỉ phụ thuộc vào một alen chung trong X-STR làm chỉ báo về cùng một người cha. Điều quan trọng không kém là phải xem xét khả năng hai người con gái có cùng một alen trong X-STR vì nó có nguồn gốc từ mẹ.
https://journals.lww.com/
