Cho, Yoonjung;Lee, Min Ho;Kim, Su Jin;Park, Ji Hwan;Jung, Ju Yeon
대한의생명과학회지
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제28권3호
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pp.157-169
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2022
DNA typing is the typical technology in the forensic science and plays a significant role in the personal identification of victims and suspects. Short tandem repeat (STR) is the short tandemly repeated DNA sequence consisting of 2~7 bp DNA units in specific loci. It is disseminated across the human genome and represents polymorphism among individuals. Because polymorphism is a key feature of the application of DNA typing STR analysis, STR analysis becomes the standard technology in forensics. Therefore, the DNA database (DNA-DB) was first introduced with 4 essential STR markers for the application of forensic science; however, the number of STR markers was expanded from 4 to 13 and 13 to 20 later to counteract the continuously increased DNA profile and other needed situations. After applying expanded STR markers to the South Korean DNA-DB system, it positively affected to low copy number analysis that had a high possibility of partial DNA profiles, and especially contributed to the theft cases due to the high portion of touch DNA evidence in the theft case. Furthermore, STR marker expansion not only contributed to the resolution of cold cases but also increased kinship index indicating the potential for improved kinship test accuracy using extended STR markers. Collectively, the expansion of the STR locus was considered to be necessary to keep pace with the continuously increasing DNA profile, and to improve the data integrity of the DNA-DB.
The DNA profiling of short tandem repeat (STR) markers is a powerful tool for forensic identification and forensic paternity testing. However, STR loci are susceptible to mutation that cause mismatches between parents and children when paternity is tested. Herein, we examined paternity disputes with 23 autosomal STR loci using two commercial human identification kits and revealed successive mismatches at the D13S317 locus across three generations of a Korean family. Additionally, we investigated 12 X-chromosomal STRs and discovered an inconsistency at the DXS10148 locus between the father and daughter of the same Korean family. Furthermore, we confirmed STR genotypes at the D13S317 and DXS10148 loci of the family using sequencing analysis. Consequently, we identified a successive single-step mutation at the D13S317 locus and one single-step mutation at the DXS10148 locus in three generations of the Korean family. Therefore, this case study may be useful for interpreting and understanding forensic paternity tests.
On human chromoscomes, a short sequence of DNA is known to repeat a number of times. These are called variable number of tandem repeat (VNTR) or short tandem respeat (STR) which has a short core. VNTR and STR are used in the filed of forensic science, evolution, and anthropology. In this work, we examined allele frequencies of one VNTR (YNZ22) and three STRs (NeuR, D21S11, Humth01) in a korean population sample by polymerase chain reaction (RCP) followed by high-resolution polyacrylamide gel electro-phoresis (PAGE) with silver stain. Subsequently, the polymorphism information content (PIC) was calculated : the hifhest PIC was observed in the NeuR locus (0.95680) and lowest in the Humth01 locus (0.75809).
In order to be utilized as a database in forensic identification and parentage test, allelic frequency and genotype distribution of short tandem repeat(STR) F13B locus was analysed by polymerase chain reaction in 210 Korean adults who are not related. The results were as follows. 1. 3 alleles and 56 genotypes of F13B locus were detected and heterozygosity value was 48.6% and allelic diversity value was 0.639 and the power of discrimination was 0.804. 2. The observed each alleles and allelic frequency was 8(0.069), 9(0.193), 10(0.738). In conclusion, the allelic frequency of STR F13B locus in the Korean is considered as an useful DNA allelic profile for forensic identification, but it should be used with several other STR locus to get definitive conclusion of analysis for individual identification and parentage testing.
Multiplex PCR-based short tandem repeat (STR) analysis is considered as a good tool for monitoring bone marrow engraftment after sex-mismatched allogeneic transplantation and provides a sensitive and accurate assessment of the contribution of both donor and/or recipient cells in post-transplantation specimens. Forensic STR analysis and quantitative real time PCR are used to determine the proportion of donor versus recipient each contained within the total DNA. The STR markers were co-amplified in a single reaction by using commercial $PowerPlex^{(R)}$ 16 system and $AmpFISTR^{(R)}$$Identifiler^{(R)}$ / $Yfiler^{(R)}$ PCR amplification kits. Separation of the PCR products and fluorescence detection were performed by ABI $PRIS^{(R)}$ 3100 Genetic Analyzer with capillary electrophoresis. The $GeneMapper^{TM}$ ID software were used for size calling and analysis of STR profiles. Extracted DNA was quantified by the $Quantifiler^{TM}$ Human DNA / Y Human Male DNA Quantification Kit The intent of this study was to analyze the ratio of donor versus recipient cells in the post-transplant peripheral blood, spleen, lung and kidney specimens. Specimens were taken from the traffic accident male victim who had been engrafted from bone marrow female donor. Blood and spleen specimens displayed female donor DNA profile. Kidney specimen showed male recipient DNA profile. Interestingly, lung tissue showed mixed profiles. The findings of this study indicate that the forensic STR analysis using fluorescence labeling PCR combined with capillary electrophoresis is quick and reliable enough to assess the ratio of donor versus recipient cells and to monitor the mixed chimeric patterns.
Y chromosomal short tandem repeat (Y-STR) markers have been developed continuously to complement forensic DNA analyses and population genetic studies. Initially, we collected data from previously reported Korean population Y-STR haplotype studies on 1133 individuals. We then conducted a marker expansion analysis using a dataset from the Y-STR Haplotype Reference Database (YHRD), covering up to 29 Y-STRs, referred to as Ymax. Additionally, we examined the impact of rapidly mutating (RM) Y-STRs included in this expanded marker set on the discrimination capacity. We observed that marker expansions both with (0.9896), and without (0.9510), RM Y-STR improved the discrimination capacity. Subsequently, we focused on 16 individuals belonging to seven distinct groups sharing identical haplotypes. These particular haplotypes had been previously identified among 476 unrelated males using 23 Y-STR markers from the PowerPlex® Y23 System. We expanded the marker panel up to Ymax to explore how discrimination improved with an expansion of Y-STR markers for these 16 individuals. Among the expanded markers, DYS627, which had high discriminatory power, had a high mutation rate (1.10 × 10-2) and high gene diversity (0.83). In contrast, DYF387S1 displayed high gene diversity (0.95) but a relatively low mutation rate (2.80 × 10-3). We propose that these findings will be valuable in the selection of suitable Y-STR markers, depending on the objectives of forensic analyses. Additionally, the presence of frequently observed Y-haplotypes in Korean population will facilitate statistical interpretation in Y-STR DNA profiling.
Kim, Hyojeong;Cho, Yoonjung;Kim, Jeongyong;Lee, Ja Hyun;Kim, Hyo Sook;Kim, Eungsoo
대한의생명과학회지
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제26권4호
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pp.275-287
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2020
Since its introduction in the forensic field, quantitative PCR (qPCR) has played an essential role in DNA analysis. Quality of DNA should be evaluated before short tandem repeat (STR) profiling to obtain reliable results and reduce unnecessary costs. To this end, various human DNA quantification kits have been developed. Among these kits, the PowerQunat® System was designed not only to determine the total amount of human DNA and human male DNA from a forensic evidence item, but also to offer data about degradation of DNA samples. However, a crucial limitation of the PowerQunat® System is its high cost. Therefore, to minimize the cost of DNA quantification, we evaluated kit performance using a reduced volume of reagents (1/2-volume) using DNA samples of varying types and concentrations. Our results demonstrated that the low-volume method has almost comparable performance to the manufacturer's method for human DNA quantification, human male DNA quantification, and DNA degradation index. Furthermore, using a reduced volume of regents, it is possible to run 2 times more reactions per kit. We expect the proposed low-volume method to cut costs in half for laboratories dealing with large numbers of DNA samples.
Short tandem repeats (STRs) loci are the genetic markers used for forensic human identity test. With multiplex polymerase chain reaction (PCR) assays, STRs are examined and measured PCR product length relative to sequenced allelic ladders. In the repeat region and the flanking region of the commonly-used STR may have DNA sequence variation. A mismatch due to sequence variation in the DNA template may cause allele drop-out (i.e., a "null" or "silent" allele) when it falls within PCR primer binding sites. The STR markers were co-amplified in a single reaction by using commercial PowerPlex$^{(R)}$ 16 system and AmpFlSTR$^{(R)}$ Identifiler$^{(R)}$ PCR amplification kits. Separation of the PCR products and fluorescence detection were performed by ABI PRISM$^{(R)}$ 3100 Genetic Analyzer with capillary electrophoresis. The GeneMapper$^{TM}$ ID software were used for size calling and analysis of STR profiles. Here, this study described a forensic human identity test in which allelic drop-out occurred in the STR system D18S51. During the course of human identity test, two samples with a homozygous (16, 16 and 21, 21) genotype at D18S51 locus were discovered using the PowerPlex$^{(R)}$ 16 system. The loss of alleles was confirmed when the samples were amplified using AmpFlSTR$^{(R)}$ Identifiler$^{(R)}$ PCR amplification kit and resulted in a heterozygous (16, 20 and 20, 21) genotype at this locus each other. This discrepancy results suggest that appropriate measures should be taken for database comparisons and that allele should be further investigated by sequence analysis and be reported to the forensic community.
DNA isolation for PCR-based short tandem repeat (STR) analysis is essential to recover high yields of amplifiable DNA from low copy number (LCN) DNA samples. There are different methods developed for DNA extraction from the small bloodstain and gloves, commonly found at crime scenes. In order to obtain STR profiles from LCN DNA samples, DNA extraction protocols, namely the automated $iPrep^{TM}$$ChargeSwitch^{(R)}$ method, the automated $QIAcube^{TM}$ method, the automated $Maxwell^{(R)}$ 16 DNA $IQ^{TM}$ Resin method, and the manual $QIAamp^{(R)}$ DNA Micro Kit method, were evaluated. Extracted DNA was quantified by the $Quantifiler^{TM}$ Human DNA Quantification Kit and DNA profiled by $AmpFISTR^{(R)}$$Identifiler^{(R)}$ Kit. Results were compared based on the amount of DNA obtained and the completeness of the STR profiles produced. The automated $iPrep^{TM}$$ChargeSwitch^{(R)}$ and $QIAcube^{TM}$ methoas produced reproducible DNA of sufficient quantity and quality trom the dried blood spot. This two automated methods showed a quantity and quality comparable to those of the forensic manual standard protocols normally used in our laboratory. In our hands, the automated DNA extraction method is another obvious choice when the forensic case sample available is bloodstain. The findings of this study indicate that the manual simple modified $QIAamp^{(R)}$ DNA Micro Kit method is best method to recover high yields of amplifiable DNA from the numerous potential sources of LCN DNA samples.
형사사건에서 STR(short tandem repeat)을 이용한 개인 식별은 범죄현장에서 발견된 유전자 증거와 용의자의 유전자 검사 결과를 이용하여 평가하게 된다. 특히 범죄현장에서 발견된 유전자 증거 표본에 기여자가 두 명 이상인 경우를 Mixture라고 하며, 이는 강간 등과 같은 사건에서 흔히 볼 수 있다. 이러한 상황에서 법의학적 추론을 위해 유전자 증거 표본을 해석하고자 하는 연구들이 계속되어 왔으며, 최근에는 Mixture에서 발생한 대립유전자의 봉우리 면적을 활용하여 유전자 증거를 해석하기 위한 노력들이 계속되고 있다. 따라서 본 연구에서는 봉우리 변적을 이용하여 유전자 증거 표본을 해석하기 위한 연구 방법들에 대해 살펴볼 것이며, 또한 유전자 증거 표본에 기여한 사람의 수가 세 명 이상안 표본으로 확장시킨 연구를 실시해 볼 것이다. 마지막으로 사례틀 통해 유전자 증거를 해석하는 방법을 살펴보고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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