GBT 44393-2024 序列多态STR等位基因命名规则标准立项发展报告

序列多态STR等位基因命名规则StandardizationDevelopmentReport:NomenclatureRulesforSequence-PolymorphicSTRAlleles摘要短串联重复序列（ShortTandemRepeat，STR）作为法医物证鉴定、群体遗传学、医学诊断及人类基因组研究中最广泛应用的遗传标记之一，其等位基因的精准命名直接关系到数据的可比性与跨实验室互认。随着高通量测序技术（Next-GenerationSequencing，NGS）和第三代测序技术的迅猛发展，传统基于片段长度的STR命名体系已无法反映等位基因内部的序列多态性信息，亟需建立一套与国际标准接轨、适应新技术需求的序列多态STR等位基因命名规则。在此背景下，国家标准化管理委员会于2024年8月23日正式发布GB/T44393-2024《序列多态STR等位基因命名规则》，并于2024年12月1日起实施。该标准由中国政法大学证据科学研究院牵头起草，公安部鉴定中心、司法鉴定科学研究院等单位参与编制，系统规定了STR等位基因的序列命名原则、命名格式、重复单元标注方法及命名示例，填补了我国在该领域的标准空白。本报告对该标准的编制背景、主要内容、技术要点及应用前景进行系统分析，旨在为相关领域技术人员提供全面参考。关键词：序列多态；短串联重复序列；等位基因命名；法医物证鉴定；标准AbstractShortTandemRepeat(STR)markersareamongthemostwidelyutilizedgeneticmarkersinforensicidentification,populationgenetics,medicaldiagnostics,andhumangenomeresearch.TheprecisenomenclatureofSTRallelesisfundamentaltodatacomparabilityandinter-laboratorymutualrecognition.Withtherapidadvancementofnext-generationsequencing(NGS)andthird-generationsequencingtechnologies,thetraditionalfragment-length-basedSTRallelenomenclaturesystemcannolongercapturetheintra-allelicsequencepolymorphisminformation.Thereisanurgentneedtoestablishasequence-basedSTRallelenomenclaturerulethatalignswithinternationalstandardsandaccommodatesemergingtechnologicalrequirements.Againstthisbackdrop,theStandardizationAdministrationofChinaofficiallyreleasedGB/T44393-2024*NomenclatureRulesforSequence-PolymorphicSTRAlleles*onAugust23,2024,withimplementationcommencingonDecember1,2024.ThestandardwasdraftedundertheleadershipoftheInstituteofEvidenceScienceandResearch,ChinaUniversityofPoliticalScienceandLaw,withcontributionsfromtheInstituteofForensicScience,MinistryofPublicSecurity,andtheShanghaiForensicServicePlatform.Thisstandardsystematicallyspecifiesthesequence-basednomenclatureprinciples,namingformats,repeatmotifannotationmethods,andillustrativenamingexamplesforSTRalleles,fillingthestandardizationgapinthisfieldwithinChina.Thisreportprovidesasystematicanalysisofthestandard'sdevelopmentbackground,corecontent,technicalhighlights,andapplicationprospects,aimingtoserveasacomprehensivereferenceforpractitionersandresearchersinrelevantfields.Keywords:SequencePolymorphism;ShortTandemRepeat(STR);AlleleNomenclature;ForensicDNATyping;Standardization一、引言1.1STR遗传标记的技术演进短串联重复序列（STR）又称微卫星（Microsatellite），是一类以2-6个碱基为重复单元、串联重复排列形成的DNA序列多态性标记。STR标记具有分布广泛、多态性高、检测便捷、结果数字化程度高等优点，自20世纪90年代以来一直是法医物证鉴定领域的“金标准”遗传标记，也是人类基因组研究、群体遗传学分析及疾病关联研究的重要工具。在法医DNA分型领域，STR基因座的分型结果不仅是个体识别和亲子鉴定的核心依据，更是法庭科学证据链中不可或缺的关键环节。传统的STR基因分型主要基于毛细管电泳（CapillaryElectrophoresis，CE）技术，通过检测PCR扩增片段的长度来判定等位基因。然而，大量研究表明，相同长度的STR等位基因可能具有不同的内部序列组成——即序列多态性（SequencePolymorphism）。例如，同一长度等位基因可能在核心重复单元的数量、重复基序的碱基组成或侧翼区域的序列上存在差异。这些序列层面的差异在传统CE分型中无法被有效分辨，导致数据信息利用不充分。随着基于二代测序（NGS）的法医DNA表型分析技术和法医系谱学（ForensicInvestigativeGeneticGenealogy，FIGG）技术的日益成熟，STR序列水平的精准分型已从实验室研究逐步走向实际应用，对统一的序列命名规则提出了迫切需求。1.2国际国内标准化现状在国际层面，国际法医遗传学会（InternationalSocietyforForensicGenetics，ISFG）于2016年发布了STR序列命名指南，基于人类基因组变异协会（HumanGenomeVariationSociety，HGVS）的命名原则，提出了一套序列等位基因的推荐命名规则。然而，该指南在具体操作细节、符号使用及命名格式方面仍存在大量需要细化和补充的内容，并未覆盖所有已应用于法医实践的STR基因座。在国内，法医DNA鉴定领域此前尚缺乏针对STR序列多态性命名的国家标准或行业标准，各实验室在序列数据记录、等位基因命名及结果报告中各行其是，严重制约了跨区域、跨实验室的数据共享与比对互认。1.3标准的编制必要性当前，国内多个法医鉴定机构和科研单位已陆续开展基于NGS平台的STR分型应用，但不同单位对同一等位基因可能存在不同命名方式，影响了数据的可比性和证据的可靠性。同时，随着我国法庭科学标准化体系的持续完善以及法医DNA分析技术标准化工作的深入推进，制定一部科学、统一、可操作的序列多态STR等位基因命名规则国家标准，已成为行业发展之亟需。GB/T44393-2024的发布和实施正是在这一背景下应运而生的重要标准化成果。二、标准编制背景与编制过程2.1国内外相关技术和标准发展现状2.1.1国际命名规则的演进1997年，ISFG下属的DNA委员会（DNACommission）首次提出STR等位基因命名的一般原则，以重复单元数作为等位基因命名的基础。此后，随着对STR结构复杂性认知的不断深入，ISFG于2016年发布的最新版本DNA委员会建议中，对序列等位基因命名提出了导向性要求，推荐在描述STR等位基因时同时包含重复区域的序列信息及侧翼区变异信息。然而，该推荐方案仅覆盖了常染色体STR和部分Y染色体STR基因座，且命名格式相对宽泛，未能形成系统的操作规范。2.1.2国内技术应用现状近年来，国内法医学界对基于NGS的STR分型开展了大量科研工作。公安部鉴定中心、司法鉴定科学研究院和中国政法大学证据科学研究院等多家单位积极探索并积累了丰富的STR序列多态性数据。但在实际工作中，由于缺乏统一的命名规范，不同机构使用的命名软件、数据库记录格式和结果报告模板存在明显差异，导致相同样本在不同NGS分析流程中所获得的等位基因命名可能不尽一致。不一致的命名直接影响数据库间数据互换和比对效率，也制约着我国在国际法医遗传学领域的话语权。2.2标准编制的主要过程GB/T44393-2024《序列多态STR等位基因命名规则》由全国刑事技术标准化技术委员会（SAC/TC179）提出并归口，中国政法大学证据科学研究院作为第一起草单位，联合公安部鉴定中心、司法鉴定科学研究院、四川大学华西基础医学与法医学院等单位共同起草。该标准的编制任务来源于国家标准化管理委员会下达的国家标准制修订计划。编制工作自2022年正式启动，经历了草案起草、广泛征求意见、专家审查、标准报批等阶段。起草组系统梳理了国际上现有的STR命名规则文献，广泛调研了国内主要法医DNA实验室在NGS-STR分型中的实际需求和技术瓶颈，结合我国法医物证鉴定工作的实际情况，经过多轮研讨和反复修改，最终形成了标准送审稿。2024年8月23日，国家市场监督管理总局（国家标准化管理委员会）正式批准发布该标准，标准号GB/T44393-2024，自2024年12月1日起实施。三、标准主要技术内容解析GB/T44393-2024《序列多态STR等位基因命名规则》规定了序列多态短串联重复序列（STR）等位基因命名的一般原则、命名结构、重复序列区域命名、侧翼序列区域命名以及命名示例，适用于基于序列分析的STR等位基因命名及其结果记录，涵盖常染色体STR、X染色体STR和Y染色体STR等基因座类型。3.1标准适用范围该标准适用于所有基于序列分析原理获得的STR等位基因的命名，主要应用场景包括：1.法医物证鉴定中基于NGS等测序技术获得的STR分型结果的记录与报告；2.群体遗传学研究中STR等位基因序列变异的描述与数据共享；3.法医DNA数据库建设中序列水平STR数据的入库与比对；4.其他涉及STR序列多态性分析的相关领域。值得注意的是，该标准不取代传统基于片段长度检测的STR等位基因命名规则。在现行法医DNA实验室中，以CE技术为基础的STR分型依然是主流手段，传统命名方式仍继续适用于基于片段长度检测的等位基因命名。当样本同时进行CE和NGS检测时，两种命名形式可以在报告中并列呈现，以最大程度确保数据的完整性和可比性。3.2命名一般原则标准确立了以下核心命名原则：（1）规范性原则。每个等位基因的命名应唯一、明确、无歧义，避免同一等位基因在不同条件下产生不同的命名结果。（2）溯源性原则。命名中应能准确反映等位基因的重复基序结构及重复次数，确保可根据命名结果重建等位基因的序列信息。（3）兼容性原则。命名规则应与现有基于片段长度的命名体系保持对应关系，便于两种命名方式的换算和相互校验。（4）可扩展原则。命名规则应适应未来发现的新基因座、新重复基序类型和新型序列变异，避免僵化封闭。3.3命名结构标准规定了序列多态STR等位基因命名的基本结构包括三个组成部分：基因座名称（LocusDesignation）、重复区域命名和侧翼区域变异命名。其中重复区域命名以方括号标注核心重复基序及重复次数，为命名的主体部分；侧翼区域变异命名以“前缀符号+变异描述”的形式列于重复区域命名之后。对于核心区域前后存在不完全重复基序（即“部分重复单元”）的情况，命名中应予以明确标注，以准确反映等位基因的完整结构。3.4重复序列区域命名标准对核心重复基序的判定和标注提出了明确要求：1.选择5'端第一个完整重复基序作为编号起点，沿5'→3'方向依次编号；2.核心重复区域以方括号进行标注，重复基序的碱基序列以大写字母表示；3.相同类型的重复基序连续排列时，将相同基序合并编号，避免重复标注；4.若等位基因包含不同类型的重复基序，则应按其在序列中实际排列的顺序依次标注，不同基序之间用特定分隔符区分；5.对不完整重复基序（即重复单元长度不足一个完整基序的情况），应使用专用符号标注其位置和长度。以人类TH01基因座为例，该基因座的核心重复基序为“AATG”，传统CE分型中常见的等位基因“9”在序列层面可能对应“[AATG]6ATG[AATG]3”等多种不同的序列结构。按照GB/T44393-2024的命名规则，可由具体测序结果直接生成对应的序列命名，从而精确区分传统长度分型无法分辨的不同等位基因。3.5侧翼序列区域命名标准规定，当STR等位基因的核心重复区5'端或3'端侧翼序列存在变异（包括单核苷酸变异、插入缺失等）时，应依据人类基因组变异协会（HGVS）的推荐原则进行命名和标注。侧翼区变异命名位于重复区域命名之后，以特定前缀符号标识变异类型和位置。该规定使侧翼序列的变异能够被标准化地记录和传输，为跨实验室数据整合提供了基础。3.6命名示例标准以实际基因座为例详细展示了命名规则的应用方法，包括：-核心重复基序完全重复的简单等位基因的命名；-含有不同类型重复基序组成的复合型等位基因的命名；-包含不完全重复基序的等位基因的命名；-侧翼区存在单核苷酸变异的等位基因的命名；-同时包含重复区内部变异和侧翼区变异的等位基因的命名。各示例均配有完整的中英文对照说明，便于使用者准确理解和掌握命名规范。四、标准编制的技术支撑与验证4.1多中心验证研究为保证标准的科学性和适用性，起草组组织全国多家法医DNA实验室对命名规则开展了多中心验证研究。验证内容涵盖不同测序平台（包括IlluminaMiSeq、IonS5等主流NGS平台）所产生的STR序列数据的命名一致性检验，以及同一NGS数据集在不同分析软件和人工判读条件下的命名可重复性评估。验证结果显示，依据该标准对同一组STR序列数据进行等位基因命名时，不同操作者、不同软件间的一致性超过99%，表明标准具备良好的操作性和稳定性。4.2与国际标准的协调性起草组在标准编制过程中重点关注了与国际命名规则的协调性。GB/T44393-2024在设计命名原则和标注方式时充分参考了ISFG2016年DNA委员会建议及HGVS命名原则，在核心结构——基因座名称+重复区域描述+侧翼变异描述——的层面上与ISFG推荐方案保持了一致。这意味着由GB/T44393-2024命名的等位基因结果可以被国际同行直接理解和比对，为后续国际交流和数据共享奠定了良好基础。五、标准编制的意义与应用前景5.1对法医物证鉴定科学化发展的促进作用GB/T44393-2024的发布填补了我国序列多态STR等位基因命名标准方面的空白，具有里程碑式意义：统一数据标准，促进跨域互认。该标准的实施将从源头上消除不同实验室间在STR序列数据描述和命名上的分歧，使不同地域、不同机构所出具的STR序列分型结果可以在统一框架下进行比对和校验。这一方面为国内跨区域的DNA数据库对接提供了基础性支撑，另一方面也为我国法医DNA数据与国际数据库的互认创造了条件。深度挖掘证据信息价值。序列水平的分型能够揭示传统长度分型所无法分辨的等位基因内序列差异，显著提升单个STR基因座的鉴别能力。在混合样本解析、亲缘关系鉴定和法医系谱分析等复杂场景中，序列分型所提供的高分辨率信息为证据价值的深度挖掘提供了新的技术路径。而这一路径的标准化是实现上述技术价值转化为实际鉴定能力的前提。5.2对法医DNA数据库建设的推动作用我国正持续推进全国法医DNA数据库的建设和完善。当前数据库的核心比对参数仍以CE分型（长度多态性）数据为主。随着NGS技术在法医实验室的逐步普及，如何高效利用序列水平STR数据并实现与传统数据的联合检索，是当前数据库建设面临的重要课题。GB/T44393-2024为NGS-STR数据的标准化记录、入库和比对提供了统一基准，有助于构建兼容并蓄、前后衔接的DNA数据库体系。5.3在科学研究中的指导作用在法医遗传学基础研究方面，该标准为STR突变率研究、群体遗传学调查、STR功能机制分析等科学问题提供了规范的序列命名工具。研究人员可以基于同一标准化框架开展多