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親子鑒定中，突變概率為1.4%，其表現為親代到子代的遺傳過程中，某一個基因位點增加或減少,一個重復序列;極少出現2個重復單元；增加或減少3個重復單元就更罕見。下面分析一例發生3個重復單元突變現象。

FSI: Genetics supplement Series雜志發表了一項研究，分析并報道了一次親子鑒定中發現罕見STR位點多步突變的現象1。在這一案例中，檢測結果顯示父母與孩子在D18S51位點出現不匹配。父母的基因分型分別為14/23和15/16；而孩子的基因分型為15/20。在進一步的研究中，聯合使用了兩款試劑盒，共檢測39個位點，未發現其它不匹配情況，因此可以判定D18S51的不匹配來自于孩子基因突變。經分析，研究人員認為是孩子繼承自父親的等位基因23發生突變，缺失了3個重復單元。

如今，以STR檢測為基礎的親子鑒定技術已經相當成熟。理論上來講，我們采用20余個STR位點就可以達到足夠的區分能力，實現親子鑒定。然而在實際工作中，出現了一個并不罕見的結果是：孩子與父母的基因分型僅在1到2個基因座上不匹配。此時，一個解決方案是增加檢測的STR位點數量，并通過統計計算給出親權指數。例如增加到約40個STR位點，如果仍然只有1到2處不匹配，我們一般認為這種不匹配是由于突變造成。通常情況下，我們見到的這種突變都是“一步突變”。也就是說，孩子發生突變的STR位點，相較于父母的只增加或減少一個重復單元。

在我們報道的這一案例中，研究人員使用了Microreader™ 23sp 和 PowerPlex® 21 STR 試劑盒，共檢測39個不同STR位點。其中，只有D18S51這一個位點不符合孟德爾遺傳定律：父、母和孩子的基因分型分別為14/23、15/16和15/20。由于只有這一處不匹配，首先可以判定受測父母的確是孩子的親生父母，聯合親權指數為1.58 E +15。D18S51的不匹配來自于孩子的基因突變。這一案例的特殊之處在于，孩子的突變屬于“多步突變”，即孩子的等位基因相較于父母，增加或減少了多個重復單元。這種多步突變的發生概率很低，實際檢測中較為罕見。

為了證實孩子的確是發生了上述突變，研究人員分別克隆了父母和孩子的D18S51等位基因，并進行了測序。測序結果顯示，父、母和孩子的該STR區域分別為[AGAA]14/[AGAA]23、[AGAA]15/[AGAA]16和[AGAA]15/[AGAA]20。測序結果進一步支持了研究人員的判斷：不匹配來自于等位基因重復單元、重復次數的突變。由于突變步數越多，出現概率越低，研究人員認為孩子的突變等位基因更有可能是來自于父親的等位基因23，并缺失了三個重復單元，由此變為等位基因20。

從親子鑒定的角度來說，這一案例就已經完結了。然而，從STR突變的角度來說，這里還有些有趣的內容可以和大家來分享。我們可以先思考一個問題：為什么在親子鑒定中，這種多步突變是十分罕見的呢？

我們首先要了解一下STR突變的機理。目前，大家最認可的一種機理叫做復制滑移(Strand-Slippage Replication)。

如Fig 1，每一個深藍色橢圓形代表一個重復單元。由于STR區域是由多個重復序列組成的，DNA聚合酶在合成的時候，有可能發生錯配，錯過(或增加)一個(或多個)重復單元，由此造成合成鏈的重復單元、重復次數與模板鏈不同。而錯過(或增加)的重復單元就會形成如圖所示的一個環狀結構。由此得出一個推論：重復單元越長，發生突變時DNA聚合酶要“錯過”的堿基就越多，而出現的可能性也就越低；此外，“錯過”的重復單元越多，可能性越低，同時也更有可能被DNA錯配修復機制修復。因此，重復單元長的STR突變率低，相對地多步突變的突變率也低。這與我們的實際觀測是相符的。

對于商用STR檢測試劑盒來說，我們希望結果盡可能的穩定，減少Stutter峰的出現。因此，廠商選取的STR位點重復單元一般較長。例如本案例中的D18S51，擁有4堿基重復單元。這種長重復單元的情況下，復制滑移的難度很大。例如上述的三步突變，意味著DNA聚合酶發生了12個堿基的滑動，這種情形是罕見的。此外，還有一種補充的STR突變理論指的是減數分裂期間發生了不對等的交換，使得等位基因長度改變。在多步突變的情形中，人們往往綜合這一解釋與復制滑移，以更好地對應觀測結果。

這一案例中，使用主流常規試劑盒發現1個位點違反遺傳學規律時，Microreader™ 23sp ID System所提供的21個非CODIS位點信息，有效地幫助研究人員判定親權。全部23個位點分布與23對染色體，無遺傳連鎖效應，且DP值均大于0.9。

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