基于全基因组测序的Y染色体单核苷酸变异实现前所未有的男性亲缘关系鉴别

本研究针对法医Y-STR分析无法区分男性近亲的瓶颈问题，创新性地采用全基因组测序（WGS）技术检测Y染色体单核苷酸变异（Y-SNVs）。通过分析3个深系谱中24名男性的数据，发现WGS技术使父子对区分率提升至75%，远高于传统RM Y-STR方法（44%），且联合分析可使总区分率达84%。该成果为性侵等复杂案件中的男性个体识别提供了突破性解决方案。

　　

在法医DNA分析领域，Y染色体短串联重复序列（Y-STR）技术长期面临一个根本性局限：它只能识别男性谱系而非个体。这一缺陷在性侵案件等包含高度不平衡男女DNA混合的样本中尤为突出——当女性DNA远超男性成分时，常规常染色体STR分析往往难以获得施暴者的基因图谱。虽然快速突变Y-STR（RM Y-STR）的出现将父子对的区分率从传统方法的近乎零提升至44%，但仍有超过半数的近亲男性无法被有效区分。

更严峻的是，现有26个已知RM Y-STR的发现已接近技术天花板。面对这一困境，来自荷兰伊拉斯姆斯大学医学中心的研究团队独辟蹊径，将目光投向全基因组测序（WGS）技术衍生的Y染色体单核苷酸变异（Y-SNV）。尽管Y-SNV的突变率（约10^-8/位点/代）比RM Y-STR（约10^-2/位点/代）低六个数量级，但WGS可覆盖约2500万bp的Y染色体序列，通过"数量换概率"的策略实现突变检测的规模化突破。

研究团队设计了三重技术路线：首先使用Illumina NovaSeq 6000平台对3个深系谱（含12对父子、72对8-15次减数分裂间隔的远亲）进行WGS；其次开发定制化生物信息流程，通过Minimap2比对T2T-CHM13v2.0基因组，结合严格质控（读长≥5×，质量值≥20）识别Y-SNV和短Y-STR；最后与传统毛细管电泳（CE）检测（Yfiler Plus和RMplex）进行联合分析。

在"测序性能与Y染色体覆盖"部分，数据显示平均每个样本产生9.9亿条读长，覆盖Y染色体25.8 Mbp区域，平均深度8.7×。单倍群分析确认三个谱系分别属于J-S10971*、H-Y21654和R-Y107974分支，为后续突变分析奠定基础。"Y染色体突变观察"结果显示，WGS独立检出104个区分性突变（58个单拷贝Y-SNV、32个多拷贝Y-SNV和14个短Y-STR），联合CE技术后总数达141个。值得注意的是，多拷贝区域Y-SNV的检出使总体突变率升至4.6×10^-8/位点/代，显著拓展了可检测突变范围。

"Y染色体突变与男性亲缘区分"的发现最具突破性：WGS使父子对区分率较RMplex提升1.7倍（75% vs 44%），远亲区分突变数增加4倍。通过泊松分布推算，联合方法可使两代间隔男性（兄弟/祖孙）区分率达97.6%，远超CE单独应用的63%。研究还揭示Y-SNV的独特法医学价值——其极低回复突变率（10^-8量级）能有效规避RM Y-STR因高突变率导致"假排除"的风险。

讨论部分强调，该技术路线需配套建立伦理审查机制，因需采集嫌疑人男性亲属的参照样本。虽然当前WGS存在效率低下（仅0.83%数据来自Y染色体）和长STR检测受限等技术瓶颈，但随着长读长测序技术的发展，未来有望实现近乎完全的男性个体化识别。这项发表于《法医科学国际：遗传学》的研究，标志着Y染色体分析从"谱系匹配"迈向"个体识别"的关键转折，为破解性侵等恶性案件中的证据困局提供了全新路径。