浅谈混合DNA图谱分析
混合DNA图谱分析一直以来是法医科学的挑战之一。混合DNA图谱的精确、合理分析必须伴随着统计学方法的应用，通常会比较困难。法医DNA实验室如能拥有一个统计学的“专家”，将会使整个实验室受益。
一、基本概念
混合生物样本是指被测样本来自两个或者两个以上的个体。
通常，当在多个基因座上检测到3个或更多的等位基因，或者在STR分型图谱中等位基因的高度有明显差异时即可确定混合的出现。
二、混合生物检材来源
混合生物检材由两名或两名以上个体的血液、精液、分泌物、排泄物、脱落上皮细胞等同种或不同种类生物样本附着在犯罪现场载体上形成。实际案件中，以强奸案中精液和阴道分泌液组成的混合检材最为常见。
近年来随着现场勘察技术的提高，仪器检测灵敏度的增强和实验室操作水平的上升，很微量的DNA也可被检测到，混合检材的比例也越来越高。如入室盗窃、抢劫、打架斗殴等案件中，混合检材的可能性和占比逐年升高。
混合检材也可能来源于污染，包括检材采集人员或实验室检验人员污染、实验仪器及耗材品的污染等。
因此，造成混合生物检材的因素颇多。
三、混合DNA分析影响因素
STR数据是一定模板量生物检材通过PCR扩增达到毛细管电泳能检测到的水平后获得的。影响STR数据的主要因素，除了生物检材的实际组成，还包括样品处理过程，如DNA提取纯化、PCR、毛细管电泳等。涉及到这两个方面的因素都会影响分析结果，具体包括：
1、低拷贝DNA或降解DNA
2、扩增效率：DNA模板量、PCR试剂盒
3、DNA分型质量：Stutter峰、Pull-up峰、等位基因覆盖、等位基因缺失、等位基因插入（污染）、峰不均衡性、峰值变异性等现象。
窗体底端
因此，如何充分利用混合DNA分型中的有价值信息，通过一定的参数设定进行分析，从中筛选出合理表型组合，为解决法医学应用提供科学合理的途径尤为重要。
四、市场上分析软件种类
目前，国内大部分实验室对于混合DNA图谱采用人工手动拆分方式，根据每个位点下峰的个数、峰高等参数进行拆分。但是人工拆分的主观因素较大；考虑的因素比较单一，只是单个位点，逐个的拆分，没有整体考虑整个图谱；拆分时没有量化的标准，导致不确定性较大。因此，很多实验人员不敢做拆分。
国际上较多借助软件进行拆分和分析，软件主要是利用统计学方法解释混合图谱的大量数据。软件分析的优势在于：有可量化的标准；可重复性好；减少主观性，结果更加客观。
当前国际主流分析软件，按照分析模型划分，主要有三类：
一类是二进制法（Binary），主要思想是设定阈值来处理峰的随机性以及去除一些不合适的数据。这种方法没有分析所有的数据，舍弃了一些有用的信息，在处理低拷贝检材、降解检材、检材混合比例差异较大及三人以上混合检材结果不理想，已逐渐被其它方法取代。
第二类是半连续法（Semi-continuous），是概率法的一种。该方法没有考虑峰值的变异性、混合比例及Stutter峰所占百分比等因素，在拆分的合理性、准确性上较差。
第三类是连续法（Continuous），也称概率法，采用MCMC计算方法，利用计算机模拟分析所有图谱数据，以概率的形式给出可能性的组合。MCMC计算方法是解决复杂积分（多因素模拟）最行之有效的方法，广泛应用于计算物理学、生物学、语言学等领域，成为目前主流的和SWGDAM (DNA分析方法科学工作组）认可的方法，也是未来发展的方向。
不同分析模型软件举例
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GeneMarker HID |
Lab Retriever |
STRmix |
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分析模 |
二进制法 |
半连续法 |
连续法 |
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开发者 |
SoftGenetics |
SCIEG |
ESR & FSSA |
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最大未知 个体数 |
2 | 4 | 5+ |
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计算方法 MCMC |
否 |
否 |
是 |
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技术支持 |
全面型 Extensive |
基础型 Basic |
全面型 Extensive |
（备注：MCMC计算方法，即马尔科夫链-蒙特卡罗算法（Markov Chain-Monte Carlo），利用随机抽样的方法去给观察值一个最合理的解释。马尔科夫链是生成随机数列的一种方法。蒙特卡罗算法的实质是通过大量随机试验，利用概率论解决问题的一种数值方法。）
五、混合DNA分析软件STRmix
STRmix是由新西兰环境科学与研究所（ESR）与南澳大利亚法庭科学中心联合研发，遵循SWGDAM指南3.2.2标准和规范认证的DNA分型分析软件。 STRmix采用国际主流MCMC算法，属于全连续概率法DNA分型软件。其几分钟内即可快速分析复杂DNA分型结果的特点，广受法医用户喜爱。厂家表示，包括美国FBI、英国KFS在内的多家权威机构已购买使用。根据国内DNA实验室的测试，认为其分析结果令人满意。
该软件由北京瑞源文德科技有限公司负责在国内推广销售。同时，瑞源文德公司通过弘德网（www.hdw.top）技术协作频道面向执法机关提供“混合DNA人类STR分型拆分”服务。用户可通过弘德网在线预约该服务，并提供混合图谱相关数据。目前，暂接收2个个体混合图谱（超过3人项目正在建设中）。同时，需要提供如下信息：
1、PCR试剂盒名称（目前支持GFE，PP21，ID plus）2、PCR循环数（如28个循环）3、测序仪型号（目前支持AB3130，AB3500）4、数据格式（建议.hid或.fsa（原始数据））5、ILS内标名称(本次运行数据)（如ILS600）6、本实验室数据分析阈值（如50RFU,100RFU）7、与原始数据同时运行的Ladder文件