基于io法的兩個(gè)親權(quán)指數(shù)計(jì)算

基于io法的兩個(gè)親權(quán)指數(shù)計(jì)算

親子評(píng)估不僅可以確定假設(shè)父親和母親、父親和母親、父母和親屬之間的關(guān)系，還可以確定后代成員、同胞和相關(guān)親屬之間的血緣關(guān)系。在有些特殊鑒定案例,只有兩個(gè)被鑒定人,要求鑒定某種親緣關(guān)系,如兄弟、或表姐妹、或叔侄、或祖孫等。按照孟德?tīng)栠z傳規(guī)律,可以分析家系各成員間遺傳標(biāo)記傳遞的關(guān)系。當(dāng)被鑒定人之間的遺傳標(biāo)記不符合孟德?tīng)栠z傳規(guī)律,可排除他們之間有血緣關(guān)系;反之,不排除被鑒定人具有血緣關(guān)系。本文作者針對(duì)PCR-STR分型結(jié)果,根據(jù)EssenM?ller計(jì)算原理,應(yīng)用ITO法,總結(jié)出各種親緣關(guān)系的兩個(gè)體間親權(quán)指數(shù)計(jì)算的方法與公式,現(xiàn)介紹如下。1ito法測(cè)定一個(gè)同源基因按照孟德?tīng)栠z傳分離律,同一家系中各種成員間必然有一定的血緣關(guān)系。如父親必定也只能傳遞1個(gè)基因給孩子,父子間必然只有1個(gè)同源基因(IdentityByDescent,IBD);同胞間可以沒(méi)有相同基因,或有1個(gè),或2個(gè)相同基因,其等位基因有1/4全不同,1/2半相同,1/4全相同的概率。因此,無(wú)論有何種血緣關(guān)系的兩個(gè)體間,必然有3種情況,即沒(méi)有同源基因;有1個(gè)同源基因;有2個(gè)同源基因。ITO法是一種適合于計(jì)算兩個(gè)親屬間具有各種血緣關(guān)系機(jī)會(huì)的方法。對(duì)于常染色體基因座,在給定甲、乙基因型時(shí),他們是否有某種血緣關(guān)系的機(jī)會(huì)大小都可用R表示,即R=Φ1O+Φ1T+Φ2I。1.1“有一個(gè)同源基因”的情況比較兩個(gè)體基因型,以系數(shù)Φ表示兩個(gè)體基因型出現(xiàn)同源基因的概率。Φ0、Φ1、Φ2分別表示“沒(méi)有、有一個(gè)、有2個(gè)”同源基因的概率,其值滿足以下的關(guān)系假設(shè):(1)0≤Φ0,Φ1,Φ2≤1;(2)Φ0+Φ1+Φ2=1;(3)。如父子間只有1個(gè)同源基因,不可能出現(xiàn)“沒(méi)有或有2個(gè)同源基因”,故Φ1=1,Φ0=0=Φ2;又如同胞間“沒(méi)有,或有1個(gè),或有2個(gè)”同源基因的概率各為1/4,1/2,1/4,故Φ1=1/2,Φ0=1/4=Φ2。再如兩無(wú)關(guān)個(gè)體,其基因型可以相同,但相同基因不是由遺傳引起,而是隨機(jī)造成,他們絕對(duì)沒(méi)有同源基因,故Φ0=1,Φ1=0=Φ2。根據(jù)家系各成員間血緣關(guān)系,可推斷出家系不同關(guān)系成員間的3種Φ值(表1)。1.2隨機(jī)人群中的ak基因數(shù)量給定甲乙兩個(gè)體基因型,I、T、O分別表示乙與“甲有2個(gè)、有1個(gè)、沒(méi)有”同源基因時(shí),乙出現(xiàn)該基因型的概率。檢測(cè)復(fù)等位共顯基因座,在兩個(gè)體各種基因型組合下的I、T、O值是根據(jù)孟德?tīng)栠z傳規(guī)律,以數(shù)學(xué)矩陣分析計(jì)算出來(lái)的。矩陣的組成見(jiàn)表2。乙為假設(shè)對(duì)象,要求鑒定乙與甲之間具有某種親緣關(guān)系。比較被鑒定的兩個(gè)體的基因型,可以有3種情況:(1)兩個(gè)體無(wú)相同基因,如甲為AiAj,乙為AkAr,則乙不可能與甲有遺傳上的同源關(guān)系,乙為AkAr的概率只能是隨機(jī)人群中AkAr的概率,即O=2PkPr(無(wú)同源基因);又因甲乙不可能有1個(gè)或2個(gè)同源基因,所以T=0=I。(2)兩個(gè)體有一個(gè)相同基因,如甲為AiAj,乙為AiAk,兩者不存在有2個(gè)同源基因的情況,所以I=0。因他們有一個(gè)相同的基因,其相同基因可能是有血緣關(guān)系而相同(此時(shí)兩人有1個(gè)同源基因),或可能兩者間無(wú)親緣關(guān)系,僅隨機(jī)原因出現(xiàn)1個(gè)相同的基因(兩人無(wú)同源基因)。這樣,乙為AiAk的概率T=甲產(chǎn)生Ai基因的機(jī)會(huì)×隨機(jī)人群Ak基因的頻率=0.5Pk(有1個(gè)同源基因);O=2PiPk(無(wú)同源基因)。(3)兩個(gè)體有2個(gè)相同基因,如甲為AiAj,乙為AiAj,其2個(gè)相同的基因有3種可能:1)可以均因遺傳而相同(2個(gè)基因均是同源基因);2)一個(gè)因遺傳而相同,另一個(gè)因隨機(jī)而相同(只有1個(gè)同源基因);3)2個(gè)均因隨機(jī)而相同(無(wú)同源基因)。這樣,乙為AiAj的概率I=1(有2個(gè)同源基因),T=0.5(Pi+Pj)(有1個(gè)同源基因),O=2PiPj(無(wú)同源基因)。2確定資源的初步鑒定—ITO法計(jì)算親緣關(guān)系的步驟ITO法計(jì)算親緣關(guān)系的步驟為:(1)根據(jù)要求鑒定的親緣關(guān)系,從表1確定兩個(gè)體具有同源基因概率Φ;(2)比對(duì)兩個(gè)體基因型,根據(jù)表2確定I、T、O值;(3)根據(jù)上述概率Φ和依據(jù)被鑒定人基因型比對(duì)確定的I、T、O值,按公式R=Φ0O+Φ1T+Φ2I計(jì)算R0值。R0表示兩個(gè)人具有某種親緣關(guān)系的機(jī)會(huì)。由于要求鑒定的關(guān)系不同,確定的Φ值和I、T、O值不同,按公式求出的R0值只表示被鑒定的兩個(gè)體間具有某一種關(guān)系的機(jī)會(huì)。如要求鑒定同胞關(guān)系,計(jì)算得的R0值只表示兩個(gè)體間有同胞關(guān)系的機(jī)會(huì)。3被救助者的機(jī)會(huì)親權(quán)指數(shù)(PI)作為一個(gè)典型的似然比,是兩個(gè)概率的比值。在標(biāo)準(zhǔn)三聯(lián)體檢驗(yàn)中,兩個(gè)檢驗(yàn)假設(shè)分別為假設(shè)父是孩子的生父(H0)和假設(shè)父不是孩子的生父(H1)。以X表示假設(shè)父是孩子生父的機(jī)會(huì),Y表示隨機(jī)男子是孩子生父的機(jī)會(huì),則PI=X/Y。根據(jù)Essen-M?ller理論,可以將此計(jì)算原則延伸到其它類型的血緣鑒定。假設(shè)甲、乙兩人有某種血緣關(guān)系(H0),或是無(wú)關(guān)個(gè)體(H1),兩種假設(shè)的機(jī)會(huì)(R0或R1)可根據(jù)ITO公式計(jì)算。如甲、乙兩人是無(wú)關(guān)個(gè)體,無(wú)同源基因,由表1可知,無(wú)關(guān)個(gè)體(UR)Φ0=1,Φ1=0=Φ2,故R1=Φ0O+Φ1T+Φ2I=O。又由表2可知,當(dāng)乙為純合子時(shí),;當(dāng)乙為雜合子時(shí),R1=O=2PiPj,亦即當(dāng)甲乙兩人無(wú)同源基因時(shí),出現(xiàn)乙特定基因型的概率為隨機(jī)人群中乙基因型頻率。根據(jù)R0、R1的計(jì)算結(jié)果,可計(jì)算得親權(quán)指數(shù)PI=R0/R1,以及親權(quán)關(guān)系相對(duì)機(jī)會(huì)。如測(cè)定多個(gè)STR基因座,總PI值為每個(gè)基因座PI值的乘積。4計(jì)算不同血緣關(guān)系的親屬指數(shù)的例子4.1隨機(jī)男性與孩子的生長(zhǎng)量u單親檢驗(yàn)是指假設(shè)父或假設(shè)母與孩子的親權(quán)鑒定。由表1可知,鑒定父子關(guān)系(PO)時(shí),系數(shù)Φ0、Φ1、Φ2分別等于0、1、0,故R1=Φ0O+Φ1T+Φ2I=T。兩個(gè)檢驗(yàn)假設(shè)為H0(假設(shè)父是孩子的生父),H1(隨機(jī)男子是孩子的生父,即假設(shè)父與孩子為無(wú)關(guān)個(gè)體)。舉例1假設(shè)父AiAi型,子AiAi型。從表2知,此時(shí)T=Pi,,故P0=T=Pi,,。舉例2假設(shè)父AiAj型,子AiAk型。從表2知,此時(shí)T=0.5Pk,O=2PiPk,故R0=T=0.5Pk,R1=O=2PiPk,PI=R0/R1=(0.5Pk)/(2PiPk)=1/(4Pi)。所舉2例,其結(jié)果與常規(guī)的根據(jù)生父基因、生母基因頻率的精子比較法的計(jì)算結(jié)果一致,如例1,X=假設(shè)父提供Ai基因機(jī)會(huì)×隨機(jī)母提供Ai基因機(jī)會(huì)=1×Pi=Pi,,4.2甲aii型,乙ai國(guó)內(nèi)檢驗(yàn)兩人為同胞(FS)的系數(shù)Φ0、Φ1、Φ2分別等于1/4、1/2、1/4。兩個(gè)檢驗(yàn)假設(shè)為H0(甲與乙是同胞),H1(甲與乙是兩個(gè)無(wú)關(guān)個(gè)體)。舉例3甲AiAi型,乙AiAi型。設(shè)Pi=0.1,得R0=甲、;。PI=0.3025/0.01=30.25。舉例5甲AiAi型,乙AjAj型。此時(shí)因I=0=T,故,。。4.3甲、乙基因型一致性的計(jì)算因同卵雙生必定且只能有2個(gè)同源基因,Φ2=1,而Φ0=0=Φ1(表1),故R0=Φ0O+Φ1T+Φ2I=I。又由表2可知,當(dāng)甲、乙兩人基因型一致時(shí),I=1,PI=R0/R1=I/O=1/乙基因型頻率,即乙為純合子時(shí),,乙為雜合子時(shí),PI=1/(2PiPj)。當(dāng)甲、乙兩人基因型不一致時(shí),I=0,排除是同卵雙生。雙生子檢驗(yàn)中的異卵雙生鑒定等同于同胞檢驗(yàn)。4.4甲aiica型,乙ai高校的pipk型其他血緣關(guān)系檢驗(yàn)包括同父異母(或同母異父)的半同胞、祖孫、叔侄、姨甥(HS)、第一代堂表兄弟(姐妹)(1C)、第二代堂表兄弟(姐妹)(2C)等。從表1可知,此類檢驗(yàn)Φ2=0,故R0=Φ0O+Φ1T。當(dāng)甲、乙兩人無(wú)相同基因時(shí),T=0(表2),則R0=Φ0O。該類檢驗(yàn)的兩個(gè)檢驗(yàn)假設(shè)為H0(甲與乙有某種血緣關(guān)系),H1(甲與乙是兩個(gè)無(wú)關(guān)個(gè)體)。舉例7甲AiAi型,乙AiAi型。設(shè)Pi=0.1,得R0=甲、,。舉例8甲AiAj型,乙AiAk型。設(shè)Pi=0.1,得R0=甲、乙有叔侄關(guān)系的機(jī)會(huì)=Φ0O+Φ1T=1/2×2PiPk+1/2×1/2×Pk=1/4×Pk×(4Pi+1),R1=O=2PiPk。PI=[1/4×Pk×(4Pi+1)]/(2PiPk)=(4Pi+1)/(8Pi)=1.75。舉例9甲AiAi型,乙AjAj型。此時(shí)因T=0,所以得:(1),。;(2)R0=甲、乙有第一代,。;(3),。。舉例10甲AiAj型,乙AkAr型。此時(shí)因T=0,所以得:(1)R0=甲、乙有祖孫關(guān)系的機(jī)會(huì)=Φ0O=1/2×2PkPr=PkPr,R1=O=2PkPr。PI=(PkPr)/(2PkPr)=1/2;(2)R0=甲、乙有第一代堂表兄弟關(guān)系的機(jī)會(huì)=Φ0O=3/4×2PkPr=3/2×PkPr,R1=O=2PkPr。PI=(3/2×PkPr)/(2PkPr)=3/4;(3)R0=甲、乙有第二代堂表兄弟關(guān)系的機(jī)會(huì)=Φ0O=15/16×2PkPr=15/8×PkPr,R1=O=2PkPr。PI=(15/8×PkPr)/(2PkPr)=15/16。5pi值的計(jì)算外公-外孫女的血緣關(guān)系鑒定33個(gè)STR基因座,其檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。用PI簡(jiǎn)化計(jì)算式(表4)計(jì)算兩人間有祖孫關(guān)系的PI值見(jiàn)表5。33個(gè)STR基因座檢測(cè)結(jié)果可分4組:(1)包括3個(gè)基因座。兩人無(wú)相同基因,故每個(gè)基因座的PI值均為0.5;(2)包括7個(gè)基因座。兩人為相同雜合子,用公式PI=(4pipj+pi+pj)/(8pipj)計(jì)算PI值;(3)包括9個(gè)基因座。一人為純合子,一人為雜合子,兩人有1個(gè)相同基因,PI=(2pi+1)/(4pi);(4)包括14個(gè)基因座。兩人均為雜合子,有1個(gè)相同基因,PI=(4pi+1)/(8pi)?？侾I=353.42,RCP=99.72%,強(qiáng)烈支持兩被鑒定人有祖孫親緣關(guān)系。6甲乙兩人單次給藥后pi的計(jì)算以乙為假設(shè)對(duì)象,要求鑒定乙與甲的血緣關(guān)系。計(jì)算PI的兩個(gè)檢驗(yàn)假設(shè),即H0(甲乙兩人有某種血緣關(guān)系),以R0表示有血緣關(guān)系的機(jī)會(huì);H1(甲乙兩人是無(wú)關(guān)個(gè)體),以R1表示無(wú)血緣關(guān)系的機(jī)會(huì),故R1=人群中乙基因型頻率=O;PI=R0/R1。同卵雙生甲與乙基因型不同時(shí),排除為同卵雙生;甲與乙基因型相同時(shí),R0=1,PI=1/人群中乙基因型頻率=1/O。單親甲與乙一對(duì)等位基因完全不同時(shí),排除有親子關(guān)系;甲與乙在其它各種組合時(shí),R0=T,PI=T/O,與用精子比較法計(jì)算結(jié)果一樣。由例5、例6、例9和例10可知:當(dāng)甲、乙兩人一對(duì)等位基因完全不同時(shí):(1)PI值與受檢者基因型無(wú)關(guān),也與基因頻率無(wú)關(guān),其同胞、半同胞(祖孫、叔侄)、第一代堂表兄弟或第二代堂表兄弟的PI值分別為1/4、1/2、3/4和15/16;(2)其是同胞的機(jī)會(huì)<是半同胞(祖孫、叔侄)的機(jī)會(huì)<是第一代堂表兄弟的機(jī)會(huì)<是第二代堂表兄弟的機(jī)會(huì);(3)根據(jù)PI計(jì)算原理,PI=1,表示甲、乙有某種血緣關(guān)系的機(jī)會(huì)與甲、乙是兩個(gè)無(wú)關(guān)個(gè)體的機(jī)會(huì)相等,故兩個(gè)人無(wú)相同基因時(shí),他們是同胞、半同胞、祖孫、叔侄、第一代堂表兄弟或第二代堂表兄弟的機(jī)會(huì)小于他們是兩個(gè)無(wú)關(guān)個(gè)體的機(jī)會(huì),即PI<1。換言之,此時(shí)甲、乙兩人更像是隨機(jī)個(gè)體。對(duì)于單個(gè)STR基因座,用ITO法計(jì)算兩個(gè)人有某種血緣關(guān)系的PI簡(jiǎn)化計(jì)算式如表4。甲乙兩人兩種基因型組合時(shí)常見(jiàn)血緣關(guān)系的PI值見(jiàn)表6。(北京市公安局法醫(yī)檢驗(yàn)鑒定中心劉雅