基于新一代测序的法医学线粒体全基因组分析的应用基础研究

线粒体DNA具有分子小、拷贝数多、母系遗传、突变率高、缺乏重组等特点，在法医学领域，线粒体DNA分析已被广泛用于降解和无核DNA的生物检材检验以及只有母系亲属的亲权鉴定。然而由于法医学通常只检测高变区多态性以及线粒体DNA存在异质性等原因，使得目前通用的法医线粒体DNA检测体系明显存在系统效能不足的问题。因此有必要从线粒体全基因组水平对不同群体线粒体多态性和不同个体、组织异质性规律进行系统研究，从而使法医线粒体DNA发挥更大的作用。本研究计划在以往研究基础上，利用新一代测序高通量平行测序的特点，通过深度测序的方法，从线粒体全基因组水平对中国不同群体多态性，异质性在人群中的发生频率以及同一个体不同组织、年龄段异质性进行系统研究并在此基础上建立基于新一代测序技术的法医学线粒体全基因组DNA检验、数据分析体系和数据库，为案件检验提供理论和应用基础。

线粒体DNA具有分子小、拷贝数多、母系遗传、突变率高、缺乏重组等特点，在法医学领域，线粒体DNA分析已被广泛用于降解和无核DNA的生物检材检验以及只有母系亲属的亲权鉴定。然而由于法医学通常只检测高变区多态性以及线粒体DNA存在异质性等原因，使得目前通用的法医线粒体DNA检测体系明显存在系统效能不足的问题。因此有必要从线粒体全基因组水平对不同群体线粒体多态性和不同个体、组织异质性规律进行系统研究，从而使法医线粒体DNA发挥更大的作用。本研究采用454焦磷酸测序以及Ion Torrent半导体测序等新一代测序技术，针对法医学实践中经常需要对现场微量降解样本以及大样本量的比对样本进行线粒体测序比对的情况，分别建立了2种包括2对长PCR和163对多重短片段PCR扩增子高通量线粒体全基因组测序的分析体系及相应的数据分析和比对体系，在此基础上利用中国群体样本、母系样本、同一个体不同组织以及双胞胎样本系统研究了线粒体多态性位点以及异质性情况，在461个位置观察到462种变异,包括9个异质性热点，无关个体中出现的变异位点数目为35-59个，平均每个个体出现41个碱基变异，为今后建立中国人群线粒体多态性数据库提供了基础数据。对建立的方法进行最小检出量、准确率、重复性、特异性等方面进行法庭科学有效性验证。结果表明本研究建立的基于新一代测序的线粒体DNA分型体系适合应用于在中国人群中进行法医学案件的线粒体分析，从而为解决法医学这一难题提供新的有价值的途径。同时，本研究建立的关键技术和数据也为今后实现国产化的法医学检测试剂奠定了坚实的基础。