ヒト個人識別の分野にもキャピラリー電気泳動(CE)の利用だけでなく次世代シーケンサ(NGS)を用いた解析が始まりました。そこで今回は、STR解析の歴史とそれぞれの解析方法の特徴ついて、ご紹介します。
▼こんな方におすすめです!
・法医学でDNA鑑定を始められた方
・NGSを用いたSTR解析を検討中の方
・CEとNGSの違いを知りたい方
DNAプロファイリングの始まり
DNAプロファイリングは、1985年以来、ミニサテライトとサザンブロッティングが科学捜査で使用されてきました。Alec Jeffreys氏1,2は、DNA特性に基づいて個人を識別するというアイデアを導き出し、この手法を使用して最初の移民問題を解決しました。
1990年代初頭には短鎖リピート(short tandem repeat:STR)が新しい多型DNAマーカータイプ3,4として導入され、刑事事件、父親と血族関係の分析、および行方不明者の識別5,6におけるヒト個人識別のゴールドスタンダードになりました。
STR解析のマルチプレックス化
キャピラリー電気泳動(CE)を用いたSTR解析では、Applied Biosystems™ AmpFLSTR™ Blue、Green、Yellow PCR Amplification Kitの各3つのマーカー(計9つのマーカー)から始まり、Applied Biosystems™ GlobalFiler PCR Amplification Kitの新しく導入された20コアCODIS遺伝子座7へと、プロファイリング機能が識別力(PoD)で向上し、国際的なデータ共有の取り組みが拡大しました。
現在、対立遺伝子の分類は単純な命名規則8-10に従って、キャピラリー電気泳動(CE)によるPCRベースのフラグメントサイジングによって識別されています。この規則は、CEシステムによって算出されるサイズの変動に基づいているため、ある対立遺伝子の塩基配列の違いは考慮されていません。しかし、これらのサイズベースの対立遺伝子のPoDは、ヒト個人識別の目的で除外または包含に関する情報を提供するのに十分であることが証明されており、Applied Biosystems™ GlobalFiler PCR Amplification KitやApplied Biosystems™ NGMDetect Amplification Kitなどの大規模なマルチプレックス7,11の導入とともに成長しました。
次世代シーケンサの登場と課題
次世代シーケンサ(NGS)の登場は、法医学的ヒト個人識別の分野に新たな視点を加え、リピートモチーフの塩基配列、さらに多くのマーカーをマルチプレックス化、リピートモチーフの塩基配列と隣接領域の近くのバリエーションを分析、および劣化したサンプル12–14 の分析が可能となる点で、CE分析よりも優れています。NGSベースのSTRタイピングの評価は、Applied Biosystems™ Precision ID GlobalFiler NGS STR Panel v2に含まれるより多くの遺伝子座と追加の配列情報の両方を含めることにより、混合物の解像度を向上させ、PoD12,15 を向上させる可能性があるため、ケースワークで役立つ可能性があることを示しています。NGSはより大きな見地への扉を開きますが、STR遺伝子座にどれだけの配列変異が存在するかが大きな課題でもあります。
Novroski et al.16による最近の研究では、4集団(アフリカ系アメリカ人、白人、ヒスパニック、および中国人)の700人以上を解析し、特にD21S11、D2S1338およびD12S391において4つの集団すべてでリピートモチーフ配列からより高い多様性が観察されました。一方、CSF1PO、D10S1248、TH01、およびTPOXは、各対立遺伝子における塩基配列での多様性をほとんど、またはまったく観察されませんでした。このデータを実際に使用する方法を理解するために、さらに多くの研究が進行中であり、これらの発見を照合するための新しいリポジトリPOPSEQがノースカロライナ州立大学によって管理されています。
従来のCEベースの命名規則では、追加のバリエーションを考慮に入れることができません。そのため、ISFGの理事会は、NGSベースのSTR命名規則に必要な考慮事項を評価するためにDNA委員会を立ち上げました。法医学コミュニティは、CEベースとNGSベースの両方のSTRタイピング方法が継続して共存することを期待しています17。
まとめ
・キャピラリー電気泳動(CE)を用いたSTR解析はヒト個人識別のゴールドスタンダードです。
・次世代シーケンサ(NGS)は法医学的ヒト個人識別の分野においてもより多くの情報を得ることができ今後も期待されています。
・法医学コミュニティは、CEベースとNGSベースの両方のSTR解析法が継続することを期待しています。
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参考文献
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