中国西北地区两个民族法医效能与遗传结构的系统评估：基于自主开发的 Multi-InDel 检测板

为解决法医遗传标记多态性不足及特定民族遗传研究匮乏问题，研究人员开发含 41 个 Multi-InDel 标记和 Amelogenin 的检测板，对 245 份哈萨克族与吉尔吉斯族样本 genotyping。结果显示标记多态性高，两民族 CPD、CPE 值优异，且具欧亚混合遗传结构。该研究为法医应用和群体遗传学提供新工具。

　　在法医遗传学领域，传统短串联重复序列（STR）标记因可用位点有限、突变率较高及扩增片段较长等问题，在处理降解生物样本时面临挑战。单核苷酸多态性（SNP）虽具基因组密度高、突变率低和扩增子短等优势，但其基于微单倍型（MHs）的分析在法医实验室常用的毛细管电泳（CE）平台上应用受限。插入 / 缺失（InDel）标记虽结合了 STR 和 SNP 的特点，可在 CE 平台进行基因分型，且突变率低、适用于降解样本，但作为双等位基因标记，其携带的遗传信息有限，需联合应用大量标记，增加了多重扩增系统构建的复杂性。在此背景下，开发兼具高多态性和 CE 平台兼容性的新型遗传标记系统成为迫切需求。与此同时，中国哈萨克族和吉尔吉斯族作为西北边疆的重要少数民族，其独特的地理位置（欧亚大陆交汇处、丝绸之路沿线）使其成为研究东西方人群遗传交流的关键群体，但针对这两个民族的法医遗传学研究，尤其是 Multi-InDel 标记的应用尚显不足。

为填补上述研究空白，南方医科大学的研究人员开展了一项系统性研究，相关成果发表在《Hereditas》。该研究开发并验证了一个包含 41 个 Multi-InDel 标记和性别决定位点 Amelogenin 的多重扩增检测板，旨在评估其在法医个体识别、亲权分析及群体遗传学中的应用效能，并解析中国哈萨克族和吉尔吉斯族的遗传结构。

研究主要采用了以下关键技术方法：首先，收集了 145 份哈萨克族和 100 份吉尔吉斯族个体的血液样本，所有样本均经三代内无血缘关系、无通婚及迁移史的严格筛选，并获得伦理审批。其次，通过 Chelex-100 法从 FTA 卡血样中提取基因组 DNA，利用 NanoDrop 1000 测定 DNA 浓度和纯度。然后，采用毛细管电泳（CE）结合四色荧光标记的多重 PCR 扩增技术，对 41 个 Multi-InDel 标记和 Amelogenin 进行基因分型，每个 Multi-InDel 由两个紧密连锁的 InDel 组成，通过 GeneMapper? ID-X 1.3 软件分析电泳图谱。最后，运用 GenALEx、GENEPOP、STRUCTURE 等软件进行哈迪 - 温伯格平衡（HWE）、连锁不平衡（LD）、遗传距离、群体结构等分析，并通过 Familias 3 软件模拟全同胞（FS）、半同胞（HS）及无关个体对的似然比（LR）分布。

研究结果

1. 遗传标记的法医效能评估

对 41 个 Multi-InDel 标记进行哈迪 - 温伯格平衡分析后，排除了偏离平衡的 MI38 标记，剩余 40 个标记在两民族中均处于连锁平衡状态。哈萨克族和吉尔吉斯族中，40 个标记的多态性信息含量（PIC）均值分别为 0.5186 和 0.5175，超 72.5% 的标记 PIC>0.5，显示高多态性。累积鉴别力（CPD）值分别达 0.999999999999999999999999835993 和 0.999999999999999999999999717184，累积排除力（CPE）值分别为 0.999998887418153 和 0.999999348634116，表明该检测板在个体识别和亲权鉴定中具有极高效能。在全同胞鉴别中，当 LR=1 时，两民族分别有 98.89% 和 98.74% 的 FS 对可与无关个体区分，但对半同胞的鉴别能力有限。

2. 群体遗传结构与亲缘关系分析

通过计算 Nei's 遗传距离（D_A）和固定指数（F_ST），发现哈萨克族和吉尔吉斯族与东亚人群的遗传距离最小（平均 F_ST值分别为 0.0125 和 0.0121），且两民族间 F_ST=0.0020，遗传关系最为紧密。邻接（NJ）系统发育树显示，两民族与东亚人群聚为一支，而与非洲、欧洲、南亚及美洲人群分属不同分支。主成分分析（PCA）、t 分布随机邻域嵌入（t-SNE）和均匀流形近似与投影（UMAP）等降维分析进一步证实，两民族个体分布于东亚和欧洲人群之间，但与东亚人群重叠度更高。群体结构分析表明，两民族具有东亚 - 欧洲混合遗传成分，其中哈萨克族的东亚成分占 63.67%、欧洲成分占 33.08%，吉尔吉斯族的东亚成分占 68.02%、欧洲成分占 28.99%，揭示了其作为丝绸之路沿线人群的遗传混合特征。

3. 祖先推断能力评估

利用参数 I_n评估标记的祖先信息含量，结果显示 85%（哈萨克族）和 80%（吉尔吉斯族）的 Multi-InDel 标记 I_n3（区分非洲、欧洲、东亚）和 I_n5（区分五大洲）值超过 0.1，其中 2MI54、2MI49 和 MI26 标记的 I_n值 > 0.3，表明该检测板在祖先来源推断中具有应用潜力。

研究结论与意义

本研究开发的 41 个 Multi-InDel 标记检测板在哈萨克族和吉尔吉斯族中表现出卓越的法医效能，其累积鉴别力和排除力接近理论极限，可作为 STR 和 SNP 标记的有效补充，尤其适用于降解样本和复杂亲缘关系鉴定。群体遗传学研究首次系统揭示了这两个民族的东亚 - 欧洲混合遗传结构，证实其与东亚人群的紧密遗传联系，为理解丝绸之路沿线人群的基因交流历史提供了新证据。此外，该研究扩展了中国少数民族的遗传数据资源，为法医案件中的地域祖先推断和群体溯源提供了新工具。未来需纳入更多参考群体，进一步验证该检测板的普适性和稳健性。研究结果不仅提升了法医遗传学在复杂场景中的应用能力，也为人类学、民族学研究提供了重要的分子遗传学依据。