1.STR分析(短串联重复序列分析)
原理与流程:
STR是基因组中2-6个碱基的短序列重复(如ATCG重复15-30次),具有高度多态性。通过检测多个STR位点的重复次数,构建个体独特的遗传指纹。
步骤:提取DNA后,使用多重PCR扩增特定STR位点,再通过毛细管电泳分离并分析扩增产物。
优势:操作成熟、成本较低,准确率接近100%。通常检测20-40个STR位点,若孩子某位点的等位基因与父母不匹配,可排除亲子关系。
应用:广泛用于司法鉴定和个人亲子鉴定,是目前最主流的技术。
2.高通量测序技术(NGS与TGS)
二代测序(NGS):
特点:可并行测序数百万DNA片段,速度快、通量高,适用于大规模基因分析。
应用:在复杂案例中,NGS能检测更多遗传标记(如STR、SNP),提高准确性。无创胎儿亲子鉴定中,通过分析母体血浆中的胎儿游离DNA,避免侵入性取样。
三代测序(TGS):
特点:读长更长,可直接检测表观遗传修饰,但成本较高。
优势:在解析复杂基因组区域(如高度重复序列)时更具优势。
准确率:NGS和TGS的亲子鉴定准确率可达99.9%以上。
3.SNP分析(单核苷酸多态性分析)
原理:检测DNA中单个碱基的变异(如A→T),虽多态性低于STR,但数量庞大。
应用:常用于无创亲子鉴定,通过分析母血中的胎儿SNP位点判断亲缘关系。
局限性:需检测更多位点以提高准确性,成本较高。
4.全基因组测序(WGS)
特点:对个体全部基因组进行测序,提供最全面的遗传信息。
优势:在极复杂案例(如近亲婚配)中,可排除STR和SNP的局限性。
挑战:成本高、数据分析复杂,目前多用于科研或特殊鉴定需求。
5.无创胎儿亲子鉴定技术
技术核心:基于母体血浆中的胎儿游离DNA(cffDNA),采用低通量测序技术减少对胎儿的潜在风险。
流程:孕7周后采集母血,分离cffDNA后通过NGS或SNP分析,比对父母DNA。
周期:通常7-10个工作日,部分机构已实现快速检测。
6.其他辅助技术
毛细管电泳(CE):用于STR扩增产物的分离和检测,分辨率高。
多重PCR:在同一反应中扩增多个STR位点,提升效率。
大规模并行测序(MPS):可同时分析STR和SNP,解决同型等位基因争议(如D21S11位点的序列变异)。
技术对比与趋势
技术特点准确率应用场景
STR分析成本低、操作成熟≈100%常规亲子鉴定
NGS/TGS高通量、高灵敏度>99.9%复杂案例、无创鉴定
SNP分析位点数量多依赖位点数无创鉴定、补充分析
全基因组测序信息全面极高科研、特殊案例
未来趋势:高通量测序成本降低,可能成为主流;无创技术将更普及,同时多技术联合应用(如STR+SNP+MPS)可进一步提升准确性。
结语
从STR到高通量测序,亲子鉴定技术不断革新,兼顾了效率与精度。未来,随着测序成本的下降和生物信息学的发展,亲子鉴定将更快速、精准,为法律、医学和社会需求提供坚实支撑。