Nghiên cứu góp phần hoàn thiện pháp luật bảo vệ môi trường nước lưu vực sông Nhuệ sông Đáy

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

TRẦN TRỌNG HỘI

NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN BỘ KIT PCR 16 LOCUS
GẮN HUỲNH QUANG ỨNG DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU
DÂN TỘC HỌC VÀ GIÁM ĐỊNH ADN

LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC

Hà Nội - 2017


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

TRẦN TRỌNG HỘI

NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN BỘ KIT PCR 16 LOCUS
GẮN HUỲNH QUANG ỨNG DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU
DÂN TỘC HỌC VÀ GIÁM ĐỊNH ADN
Chuyên ngành: Di truyền học
Mã số: 62 42 01 21
LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS.TS. Trịnh Đình Đạt
2. PGS.TS. Nguyễn Văn Hà

Hà Nội - 2017

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan tất cả các kết quả nghiên cứu trong luận án là trung
thực và chưa từng được cơng bố trong bất kỳ cơng trình nào khác. Nếu sai tơi
xin chịu trách nhiệm hồn tồn.
Tác giả

Trần Trọng Hội


LỜI CẢM ƠN
Luận án này được hoàn thành tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên,
Đại học Quốc gia Hà Nội.
Với lịng kính trọng và biết ơn sâu sắc, tơi xin chân thành cảm ơn:
PGS.TS. Trịnh Đình Đạt, Bộ mơn Di truyền học, Khoa Sinh học,
Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã tận tình
hướng dẫn, giúp đỡ tơi trong q trình hồn thành luận án.
PGS.TS. Nguyễn Văn Hà, Trung tâm Giám định Sinh học pháp lý,
Viện Khoa học Hình sự, Tổng cục Cảnh sát, Bộ Cơng an đã tận tình hướng
dẫn, giúp đỡ tơi trong q trình hồn thành luận án.
PGS.TS. Phạm Đăng Khoa và ThS. Hồ Quang Huy, Bộ môn Sinh lý
bệnh-Miễn dịch, Trường Đại học Y Hà Nội đã giúp đỡ tơi trong q trình
hồn thành luận án.
Các đồng chí Lãnh đạo và cán bộ thuộc Phòng 4, Cục A67, Bộ Cơng an
và Phịng PC54, CATP Hải Phịng đã giúp đỡ tơi trong q trình hồn thành
luận án.
ThS. Trần Minh Đơn và ThS. Lương Thị Yến, Viện H57, Tổng cục IV,
Bộ Cơng an đã giúp đỡ và đóng góp những ý kiến q báu cho tơi trong q
trình hồn thành luận án này.

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Nguyễn Thị Hồng Vân cùng
tập thể cán bộ, giảng viên Bộ môn Di truyền học, Khoa Sinh học, Trường Đại
học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội và Lãnh đạo Viện H57, đã
ủng hộ và luôn tạo điều kiện thuận lợi cho tơi trong q trình hồn thành luận
án.
Cuối cùng xin gửi lời cảm ơn tới toàn thể cán bộ Phòng Kỹ thuật Sinh
học nghiệp vụ, Viện H57 cùng gia đình, bạn bè ln bên tơi, quan tâm, động
viên và tạo điều kiện thuận lợi nhất để tôi có thể hồn thành bản luận án này.
Tác giả luận án


MỤC LỤC
Mục lục
Danh mục các chữ viết tắt
Danh mục các bảng
Danh mục các hình
MỞ ĐẦU
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Các chỉ thị di truyền sử dụng trong nghiên cứu di truyền quần
thể và giám định ADN hình sự
1.1.1. Chỉ thị di truyền và các trình tự ADN lặp lại
1.1.2. Các kiểu lặp lại của các locus STR
1.1.3. Các locus STR sử dụng trong nghiên cứu di truyền quần thể và
giám định ADN hình sự
1.1.4. Đặc điểm chung của các bộ locus STR đang được sử dụng trên
thế giới
1.1.4.1. Giai đoạn phát triển sớm
1.1.4.2. Bộ CODIS 13 locus STR lõi (13 CODIS Core STR Loci)
1.1.4.3. Bộ locus STR chuẩn cho người châu Âu ESS
1.1.4.4. Locus Amelogenin dùng để xác định giới tính

1.1.4.5. Bộ locus STR trên NST giới tính Y (Y-STR)
1.1.4.6. Bộ locus STR trên NST giới tính X (X-STR)
1.1.4.7. Một số bộ kit STR thương mại đang được sử dụng phổ biến
trong nghiên cứu di truyền quần thể và giám định ADN hình sự
1.1.4.8. Một số loại chỉ thị di truyền khác được sử dụng trong giám định
ADN hình sự
a) Chỉ thị di truyền đa hình đơn nucleotide (SNP)
b) Chỉ thị di truyền ADN ty thể (mtDNA)
1.2. Các công nghệ phân tích STR sử dụng trong khoa học hình sự
1.2.1. Điện di gel polyacrylamide biến tính-nhuộm bạc
1.2.2. Đánh dấu huỳnh quang - điện di mao quản CE
1.2.3. Điện di mao quản vi mạch sử dụng microchip

Trang
1
5
7
9
11
15
15
15
16
17
20
21
21
24
24
25

26
26
28
28
29
29
29
30
35

1


1.2.4. Cơng nghệ phân tích khối phổ (mass spectrometry)
1.2.5. Cơng nghệ pyrosequencing (giải trình tự bằng tổng hợp)
1.3. Tổng quan về tình hình nghiên cứu ứng dụng của các locus STR
trong nghiên cứu di truyền quần thể và giám định ADN hình sự
1.3.1. Trên thế giới
1.3.2. Ở Việt Nam
1.4. Tổng quan về dân tộc Việt Nam
1.4.1. Các dân tộc Việt Nam
1.4.2. Ba dân tộc nghiên cứu
1.4.2.1. Người Kinh
1.4.2.2. Người Mường
1.4.2.3. Người Khmer
1.5. Luận giải các vấn đề nghiên cứu của luận án
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tượng, vật liệu, hóa chất và trang thiết bị nghiên cứu
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu
2.1.1.1. Nguồn mẫu sử dụng cho nghiên cứu

2.1.1.2. Bộ 16 locus nghiên cứu
2.1.2. Hóa chất, vật liệu và trang thiết bị
2.1.2.1. Hóa chất và vật liệu
2.1.2.2. Trang thiết bị
2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Các phương pháp sinh học phân tử
2.2.1.1. Tách chiết ADN hệ gen người bằng Chelex
2.2.1.2. Tách chiết ADN hệ gen người bằng phương pháp “salting out”
2.2.1.3. Tách chiết ADN hệ gen người từ mẫu xương bằng kit DNA IQ
Systems
2.2.1.4. Định lượng ADN bằng máy quang phổ Nanodrop
2.2.1.5. Phương pháp lựa chọn các điều kiện PCR đa mồi
2.2.1.6. Phương pháp xây dựng thang alen bằng PCR đa mồi
2.2.1.7. Phương pháp chế tạo kit PCR 16 locus gắn huỳnh quang phân
tích được trên hệ thống điện di mao quản

36
36
37
37
41
42
42
44
44
45
46
46
52
52

52
52
53
54
54
59
59
61
61
61
62
62
62
63
64

2


2.2.1.8. Phương pháp PCR sử dụng kit PCR 16 locus gắn huỳnh quang
2.2.1.9. Kỹ thuật điện di mao quản trên hệ thống máy 3130 Gentic
Analyzer
2.2.2. Các phương pháp tin sinh học và xử lý số liệu bằng phần mềm
2.2.2.1. Kiểm tra mồi bằng phần mềm FastPCR, OligoAnalyzer và
BLAST
2.2.2.2. Phân tích kiểu gen bằng phần mềm GeneMapper® ID
2.2.2.3. Xử lý dữ liệu thống kê bằng phần mềm EasyDNA_PopuData
2.2.2.4. Xây dựng cây phát sinh chủng loại bằng phần mềm POPTREE 2
2.2.3. Xây dựng thẻ ADN cá nhân thử nghiệm cho 1.000 đối tượng có
nguy cơ rủi ro cao

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN
3.1. Kết quả nghiên cứu hoàn thiện bộ kit PCR 16 locus gắn huỳnh
quang phân tích được trên hệ thống điện di mao quản
3.1.1. Kết quả lựa chọn các điều kiện PCR đa mồi cho 16 cặp mồi gắn
huỳnh quang
3.1.2. Kết quả xây dựng thang alen cho 16 locus nghiên cứu
3.1.3. Kết quả chế tạo bộ kit PCR 16 locus gắn huỳnh quang
3. 3.1.3.1. Thành phần bộ kit PCR 16 locus gắn huỳnh quang
3.1.3.2. Kết quả thử nghiệm, đánh giá bộ kit PCR 16 locus gắn huỳnh
quang tại hai PTN giám định ADN tại Việt Nam
3.1.3.3. Kết quả kiểm tra thời hạn sử dụng của bộ kit PCR 16 locus gắn
huỳnh quang tại PTN
3.1.3.4. Chi phí mua nguyên vật liệu để chế tạo bộ kit PCR 16 locus gắn
huỳnh quang
3.2. Kết quả ứng dụng bộ kit PCR 16 locus gắn huỳnh quang trong
nghiên cứu di truyền quần thể ở 3 tộc người phổ biến ở Việt
Nam
3.2.1. Khảo sát TSAL của 15 locus STR trên NST thường ở 3 tộc người
phổ biến ở Việt Nam (Kinh, Mường và Khmer)
3.2.1.1. Số lượng mẫu sử dụng trong nghiên cứu
3.2.1.2. Các chỉ số thống kê nhận dạng cá thể người

66
67
67
67
68
68
68
70

69
71
71
73
75
76
78
81
82
84

84
88
88

3


3.2.1.3. Sự phân bố tần số alen của 15 locus STR nghiên cứu
3.2.2. Mối quan hệ di truyền giữa 3 quần thể nghiên cứu với 14 quần
thể tham khảo
3.3. Kết quả ứng dụng bộ kit PCR 16 locus gắn huỳnh quang trong
giám định ADN tại Việt Nam
3.3.1. Phân tích một số loại mẫu sinh phẩm thu được tại hiện trường
của một số vụ án hình sự bằng bộ kit PCR 16 locus gắn huỳnh
quang
3.3.2. Phân tích một số loại dấu vết ADN thu được từ 10 đối tượng cần
KSAN bằng bộ kit PCR 16 locus gắn huỳnh quang
3.3.3. Xây dựng thẻ ADN cá nhân thử nghiệm cho 1.000 đối tượng có
nguy cơ rủi ro cao bằng bộ kit PCR 16 locus gắn huỳnh quang

3.4. Bàn luận về kết quả nghiên cứu
3.4.1. Nghiên cứu hoàn thiện bộ kit PCR 16 locus gắn huỳnh trên hệ
thống điện di mao quản
3.4.2. Ứng dụng bộ kit PCR 16 locus gắn huỳnh quang trong nghiên
cứu di truyền quần thể ở 3 tộc người phổ biến ở Việt Nam (Kinh,
Mường và Khmer)
3.4.3. Ứng dụng bộ kit PCR 16 locus gắn huỳnh quang trong giám
định ADN tại Việt Nam
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Kết luận
Kiến nghị
DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN
QUAN TỚI LUẬN ÁN
TÀI LIỆU THAM KHẢO
I. Tài liệu tiếng Việt
II. Tài liệu tiếng Anh
III. Nguồn CSDL trực tuyến
PHỤ LỤC

91
108
111
111

116
121
122
122
124

128
131
131
132
133
134
134
136
147

4


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt

ADN
BLAST

bp
BC
CCD
CE
CI
CMI
CODIS
CRS
CSDL
DCR
diH2O

dNTP
ĐT
ESS
FBI
FL
FSS
HPLC
ILS 600
Interpol
KSAN
JOE

Nghĩa tiếng Anh

Nghĩa tiếng Việt

Deoxyribonucleic acid
Axít deoxyribo nucleic
Basic Local Alignment Searh Cơng cụ so sánh mức độ tương đồng về
Tool
trình tự nucleotide/axit amin trực tuyến
của NCBI
Base pair
Cặp base
Toothbrush
Bàn chải đánh răng
Charged-Coupled Device
Thiết bị tích điện kép CCD
Capillary electrophoresis
Điện di mao quản

Confidence Interval
Khoảng tin cậy
Combined Marternity Index Chỉ số quan hệ huyết thống mẹ-con kết
hợp
Combined
DNA
Index Hệ thống chỉ số ADN kết hợp (FBI, Mỹ)
System
Cambridge
Reference Trình tự tham khảo Cambridge
Sequence
Database
Cơ sở dữ liệu
Shave
Dao cạo râu
Nuclease-free water
Nước deion khơng có nuclease
2’-deoxyribonucleoside 5’2’-deoxyribonucleoside 5’-triphosphate
triphosphate
Đối tượng
European Standard Set
Bộ locus chuẩn châu Âu
Federal
Bureau
of Cục Điều tra Liên bang Mỹ
Investigation
Fluorescein
Chất nhuộm huỳnh quang FL
Forensic Science Service
Sở Dịch vụ Khoa học Hình sự (Anh)

High Performance Liquid
Sắc ký lỏng hiệu năng cao
Chromatography
Internal Lane Standard 600
Kích thước ADN chuẩn 600 bp
International Criminal Police Tổ chức Cảnh sát Hình sự Quốc tế
Organization
Security Control
Kiểm soát an ninh
6-carboxy-4’, 5’dichloro-2’, Chất nhuộm huỳnh quang JOE
7’-dimethoxyfluorescein

5


MI
mtDNA
mtGenome
NCBI
NCS
NIST
NST
OH
PCR
PD
PE
PI
PTN
rCRS
RFLP

SNP
STR
TB
TL
Tm
TSAL
TMR
KHHS
VNTR

Marternity Index
mitochondrial DNA
mitochondrial DNA genome
National
Center
for
Biotechnology Information
Research student
National
Institute
of
Standards and Technology
Chromosome
Straws for drinking water
Polymerase Chain Reaction
Power of Discrimination
Probability of Exclusion
Paternity Index
Laboratory
revised Cambridge

Reference Sequence
Restriction Fragment Length
Polymorphism
Single
Nucleotide
Polymorphism
Short Tandem Repeat
Swabs

Chỉ số quan hệ huyết thống mẹ-con
ADN ty thể
Hệ gen ty thể
Trung tâm thông tin về Công nghệ sinh
học (Mỹ)
Nghiên cứu sinh
Viện Quốc gia về Tiêu chuẩn và Cơng
nghệ (Mỹ)
Nhiễm sắc thể
Ớng hút dùng để uống nước
Phản ứng chuỗi trùng hợp
Khả năng phân biệt
Khả năng loại trừ
Chỉ số quan hệ huyết thống cha-con
Phịng thí nghiệm
Trình tự tham khảo Cambridge sửa đổi
Đa hình chiều dài đoạn giới hạn
Đa hình đơn nucleotide

Trình tự ngắn lặp lại liên tiếp
Tăm bông dùng để thu mẫu ở miệng cốcchén

Cigarette butts
Đầu mẩu thuốc lá
Melting Temperature
Nhiệt độ nóng chảy của mồi
Allele frequencies
Tần số alen
TAMRA
Chất nhuộm huỳnh quang TMR
Forensic Science
Khoa học Hình sự
Variable Number of Tandem Trình tự lặp lại liên tục có số lượng thay
Repeats
đổi

6


Bảng
Bảng 1.1.

Bảng 1.2.

Bảng 1.3.
Bảng 1.4.

Bảng 1.5.
Bảng 1.6.

Bảng 2.1.
Bảng 2.2.

Bảng 2.3.
Bảng 2.4.
Bảng 2.5.

Bảng 2.6.
Bảng 3.1.
Bảng 3.2.

DANH MỤC CÁC BẢNG
Tên bảng
Trang
23
Thông tin của 23 locus STR trên NST thường đang được
sử dụng trong nghiên cứu di truyền quần thể và giám
định ADN hình sự
27
Thơng tin của một số bộ kit STR thương mại đã và đang
được sử dụng phổ biến trong nghiên cứu di truyền quần
thể và giám định ADN hình sự
31
Một số chất nhuộm huỳnh quang thường được sử dụng
trong các bộ kit STR xác định cá thể người
38
Một số CSDL về TSAL của các locus STR trên NST
thường được sử dụng cho hoạt động nghiên cứu di truyền
quần thể và giám định ADN trên thế giới
43-44
Mơ tả tám nhóm dân tộc được chia theo ngôn ngữ hiện
đang sống trên đất nước Việt Nam
48

So sánh các bộ locus STR đang được sử dụng phổ biến
trong các bộ kit STR thương mại với bộ locus STR được
lựa chọn nghiên cứu
56
Thông tin đặt tổng hợp 16 cặp mồi PCR gắn huỳnh
quang
63
Dải các nồng độ sử dụng để lựa chọn thành phần PCR đa
mồi cho 16 cặp mồi gắn huỳnh quang
64
Thành phần phản ứng PCR đa mồi xây dựng thang alen
cho 16 locus nghiên cứu
65
Thành phần pha hỗn hợp HQ 16 plex 2X Master Mix
66
Thành phần phản ứng PCR đa mồi nhân bội đồng thời
16 locus nghiên cứu bằng bộ kit PCR 16 locus gắn huỳnh
quang
69
Các quần thể tham khảo được sử dụng để so sánh với 3
quần thể nghiên cứu
73
Thành phần được lựa chọn cho PCR đa mồi của 16 cặp
mồi nghiên cứu
75
Các alen trong bộ thang alen của 16 locus nghiên cứu
xây dựng được

7

Bảng 3.3.
Bảng 3.4.
Bảng 3.5.

Bảng 3.6.
Bảng 3.7.
Bảng 3.8.
Bảng 3.9.

Bảng 3.10.

Bảng 3.11.

Bảng 3.12.

Bảng 3.13.

Bảng 3.14.

77
Bảng thành phần của bộ kit PCR 16 locus gắn huỳnh
quang
81
Kết quả kiểm tra thời hạn sử dụng bộ kit PCR 16 locus
o
gắn huỳnh quang sau 12 tháng bảo quản ở -20 C tại PTN
82
Dự tốn kinh phí mua nguyên vật liệu để chế tạo 10 bộ
kit PCR 16 locus gắn huỳnh quang (100 phản ứng/bộ) ở

phịng thí nghiệm
85
Tần số alen và các chỉ số thống kê của 15 locus STR trên
NST thường ở quần thể người Kinh (N=300)
86
Tần số alen và các chỉ số thống kê của 15 locus STR trên
NST thường ở quần thể người Mường (N=104)
87
Tần số alen và các chỉ số thống kê của 15 locus STR trên
NST thường ở quần thể người Khmer (N=110)
108
Mô tả các giá trị khoảng cách di truyền chuẩn của Nei
(DST) giữa 3 quần thể nghiên cứu với 14 quần thể tham
khảo trên thế giới
112
Kết quả phân tích ADN từ mẫu DV_MÁU_DAO và
mẫu MÁU_NN trong một vụ án mạng xảy ra tại quận Lê
Chân, Tp. Hải Phòng bằng bộ kit PCR 16 locus gắn
huỳnh quang
114
Kết quả phân tích ADN từ mẫu DV_Q. LÓT_NN và
mẫu MÁU_ĐT_01 trong một vụ án hiếp dâm xảy ra tại
quận Dương Kinh, Tp. Hải Phòng bằng bộ kit PCR 16
locus gắn huỳnh quang
116
Kết quả phân tích ADN từ mẫu RĂNG_NN và mẫu
MÁU_ĐTL trong một vụ án truy tìm tung tích nạn nhân
xảy ra tại phường Anh Dũng, quận Dương Kinh, Tp. Hải
Phòng bằng bộ kit PCR 16 locus gắn huỳnh quang
Kết quả kiểu gen 16 locus được phân tích từ 30 mẫu dấu 117-118

vết ADN thu được của 10 đối tượng cần KSAN bằng bộ
kit PCR 16 locus gắn huỳnh quang
120
Kết quả phân tích kiểu gen 16 locus nghiên cứu của 10
đối tượng cần KSAN bằng bộ kit PCR 16 locus gắn
huỳnh quang

8


Hình
Hình 1.1.
Hình 1.2.

Hình 1.3.
Hình 1.4.
Hình 1.5.
Hình 1.6.
Hình 1.7.
Hình 1.8.

Hình 1.9.
Hình 2.1.
Hình 2.2.
Hình 2.3.
Hình 3.1.

Hình 3.2.
Hình 3.3.
Hình 3.4.

DANH MỤC CÁC HÌNH
Tên hình
Trang
Mơ tả trình tự ADN của alen số 11 thuộc locus D16S539 có 11
19
đơn vị lặp lại GATA với kích thước là 288 bp
Mơ tả vị trí tương đối của 13 locus STR lõi và locus
22
Amelogenin xác định giới tính trong bộ CODIS (FBI-Mỹ) trên
các NST tương ứng
Sơ đồ mô tả phương pháp xác định giới tính sử dụng locus
25
Amelogenin
Mơ tả vị trí tương đối của các locus Y-STR trên NST Y
25
Mơ tả vị trí tương đối của các locus X-STR trên NST X
26
Sơ đồ mô tả hệ thống máy điện di mao quản được sử dụng để
32
phân tích ADN
Sơ đồ mô tả các bước phân tách và phát hiện các alen STR với
33
hệ thống máy điện di mao quản của hãng Applied Biosystems
Sơ đồ phân tích xác định kiểu gen của mẫu bằng phần mềm
34
chuyên dụng trên hệ thống máy điện di mao quản của hãng
Applied Biosystems
Kết quả phân tích 8 locus STR của bộ PowerPlex 1.1 bằng kỹ
35

thuật điện di mao quản vi mạch sử dụng microchip
Sơ đồ minh họa các chất nhuộm huỳnh quang và dải kích
55
thước sản phẩm PCR tương đối của 16 cặp mồi nghiên cứu
Sơ đồ mô tả các bước cơ bản trong nghiên cứu của luận án
59
Sơ đồ mơ tả các bước chính trong quy trình phân tích mẫu
60
được sử dụng trong nghiên cứu
Kết quả xây dựng thang alen 16 locus nghiên cứu bằng
74
phương pháp PCR đa mồi, được điện di trên hệ thống máy
3130 Gentic Analyzer và phân tích bằng phần mềm
GeneMapper® software v.3.2.1
76
Sơ đồ mơ tả quy trình nghiên cứu chế tạo kit PCR 16 locus gắn
huỳnh quang trong PTN
77
Mô tả thành phần bộ kit PCR 16 locus gắn huỳnh quang
80
Kết quả thử nghiệm, đánh giá bộ kit PCR 16 locus gắn huỳnh
quang tại 02 PTN giám định ADN tại Việt Nam
9


Hình 3.5.
Hình 3.6.
Hình 3.7.
Hình 3.8.
Hình 3.8.

Hình 3.10.
Hình 3.11.
Hình 3.12.
Hình 3.13.
Hình 3.14.
Hình 3.15.
Hình 3.16.
Hình 3.17.
Hình 3.18.
Hình 3.19.
Hình 3.20.
Hình 3.21.

Đồ thị so sánh sự phân bố tần số alen locus D3S1358, giữa 3
quần thể nghiên cứu với 3 quần thể tham khảo
Đồ thị so sánh sự phân bố tần số alen locus TH01, giữa 3 quần
thể nghiên cứu với 3 quần thể tham khảo
Đồ thị so sánh sự phân bố tần số alen locus D21S11, giữa 3
quần thể nghiên cứu với 3 quần thể tham khảo
Đồ thị so sánh sự phân bố tần số alen locus D18S51, giữa 3
quần thể nghiên cứu với 3 quần thể tham khảo
Đồ thị so sánh sự phân bố tần số alen locus Penta E, giữa 3
quần thể nghiên cứu với 3 quần thể tham khảo
Đồ thị so sánh sự phân bố tần số alen locus D5S818, giữa 3
quần thể nghiên cứu với 3 quần thể tham khảo
Đồ thị so sánh sự phân bố tần số alen locus D13S317, giữa 3
quần thể nghiên cứu với 3 quần thể tham khảo
Đồ thị so sánh sự phân bố tần số alen locus D7S820, giữa 3
quần thể nghiên cứu với 3 quần thể tham khảo
Đồ thị so sánh sự phân bố tần số alen locus D16S539, giữa 3

quần thể nghiên cứu với 3 quần thể tham khảo
Đồ thị so sánh sự phân bố tần số alen locus CSF1PO, giữa 3
quần thể nghiên cứu với 3 quần thể tham khảo
Đồ thị so sánh sự phân bố tần số alen locus Penta D, giữa 3
quần thể nghiên cứu với 3 quần thể tham khảo
Đồ thị so sánh sự phân bố tần số alen locus vWA, giữa 3 quần
thể nghiên cứu với 3 quần thể tham khảo
Đồ thị so sánh sự phân bố tần số alen locus D8S1179, giữa 3
quần thể nghiên cứu với 3 quần thể tham khảo
Đồ thị so sánh sự phân bố tần số alen locus TPOX, giữa 3
quần thể nghiên cứu với 3 quần thể tham khảo
Đồ thị so sánh sự phân bố tần số alen locus FGA, giữa ba quần
thể nghiên cứu với ba quần thể tham khảo
Cây phát sinh chủng loại mô tả mối quan hệ di truyền giữa 3
quần thể nghiên cứu với 14 quần thể tham khảo trên thế giới
Mô tả mặt trước và mặt sau của mẫu thẻ ADN cá nhân thử
nghiệm

91
92
94
95
96
97
98
99
100
101
102
104

105
105
107
109
121

10


MỞ ĐẦU
Ở mức độ di truyền, người ta đã ước tính khoảng 99,7% hệ gen người
là giống nhau, sự khác biệt giữa hai cá thể được tìm thấy trong 0,3% của tồn
bộ hệ gen cịn lại có trong cơ thể của mỗi cá thể [38]. Hệ gen người có rất
nhiều các trình tự ADN lặp lại, trong đó có các trình tự ngắn lặp lại liên tiếp
được gọi là các locus STR (Short Tandem Repeat). Các locus STR này
thường có kích thước ngắn khoảng từ 100-400 bp, mang các đơn vị lặp lại,
mỗi đơn vị lặp thường có 2-7 bp và thường được tìm thấy ở vùng ADN khơng
mã hóa. Chúng nằm phân bố rải rác trên tất cả 23 cặp NST ở người và có vai
trị quan trọng trong việc nghiên cứu di truyền quần thể và giám định ADN
hình sự [67].
Vào những năm 1990, các locus STR đã được sử dụng trong các phịng
thí nghiệm (PTN) giám định ADN nhận dạng cá thể người. Ngày nay, kỹ
thuật phân tích các locus STR là một cơng cụ hữu ích, khơng thể thiếu được
trong các PTN giám định ADN hình sự [50, 66, 123]. Hiện nay, có khoảng
hơn 20.000 locus STR được xác định có trong hệ gen người [44] và bộ
CODIS (Combined DNA Index System) 13 locus STR lõi (do FBI-Mỹ lựa
chọn) là bộ locus STR trên NST thường đang được sử dụng rộng rãi nhất hiện
nay trong hoạt động nghiên cứu di truyền quần thể và giám định ADN hình sự
[67].
Ở Việt Nam, hoạt động giám định ADN được triển khai từ năm 1999

tại Viện Khoa học Hình sự (KHHS) - Bộ Cơng an, kể từ đó hoạt động giám
định này đã tham gia giải quyết hàng nghìn vụ việc hình sự và dân sự mỗi
năm. Hiện nay, hoạt động giám định ADN đã được triển khai tại nhiều đơn vị
giám định ở Việt Nam như: Viện Pháp y Quốc gia, Viện Pháp y Quân đội, các
trung tâm phân tích ADN tư nhân… Tuy nhiên, chỉ tính riêng các vụ án hình
sự trung bình mỗi năm PTN giám định ADN của Viện KHHS tham gia giám
định trên 1.000 vụ việc, tương đương với khoảng 3.000-5.000 mẫu vật, ngoài
ra nhiệm vụ xây dựng tàng thư ADN tội phạm quốc gia cũng đã phân tích
được gần 50.000 mẫu.
Hoạt động giám định ADN đã góp phần quan trọng trong cơng tác đấu
tranh phịng chống tội phạm giữ gìn an ninh chính trị, trật tự an toàn xã hội và
11


dân sinh ở Việt Nam. Đây là lĩnh vực giám định địi hỏi phải có hệ thống
trang thiết bị phương tiện hiện đại, có độ nhạy và chính xác cao, đặc biệt là
các hóa chất phục vụ cho hoạt động giám định này, trong đó có các bộ kit
PCR sử dụng để nhân bộ các locus STR phục vụ cho mục đích nhận dạng cá
thể người. Các bộ kit này đều được các hãng trên thế giới độc quyền sản xuất,
bán thương mại với giá thành rất cao cho các PTN và ln trong tình trạng
thay đổi gây ra sự bị động, cũng như sự phụ thuộc của các PTN giám định
ADN ở Việt Nam vào các hãng sản xuất này.
Từ năm 2001 - 2011, Viện Kỹ thuật Hóa học, Sinh học và Tài liệu
nghiệp vụ (H57), Bộ Công an đã nghiên cứu chế tạo được 05 bộ kit PCR nhân
bội 15 locus STR và sử dụng kỹ thuật điện di gel polyacrylamide biến tính nhuộm bạc để phát hiện các alen của các locus STR này. Do việc phân tích
kết quả chưa thực hiện tự động được nên các bộ kit này có độ nhạy và độ
chính xác chưa cao.
Xuất phát từ thực trạng trên, việc thực hiện luận án với tên đề tài
“Nghiên cứu hoàn thiện bộ kit PCR 16 locus gắn huỳnh quang ứng dụng
trong nghiên cứu dân tộc học và giám định ADN” là hết sức có ý nghĩa và

mang tính cấp thiết ở Việt Nam. Sự thành cơng của đề tài này sẽ góp phần
giúp cho việc chủ động về cơng nghệ phân tích, tiết kiệm kinh phí và phù hợp
với điều kiện của Việt Nam.
 Mục tiêu nghiên cứu
1. Hoàn thiện được bộ kit PCR 16 locus gắn huỳnh quang phân tích được
trên hệ thống điện di mao quản.
2. Ứng dụng bộ kit này trong nghiên cứu di truyền quần thể và giám định
ADN tại Việt Nam.
 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
1. Nhóm đối tượng nghiên cứu chính là các cá thể người thuộc ba tộc người
phổ biến ở Việt Nam là: 300 cá thể người Kinh khơng có quan hệ huyết
thống, sống ở khu vực Hà Nội và Tp. Hồ Chí Minh (N=300); 104 cá thể
người Mường khơng có quan hệ huyết thống, sống ở tỉnh Hịa Bình

12


2.


1.
2.

3.

1.

2.

3.

(N=104) và 110 cá thể người Khmer khơng có quan hệ huyết thống, sống
tỉnh Sóc Trăng (N=110).
Bộ 15 locus STR trên nhiễm sắc thể thường (D3S1358, TH01, D21S11,
D18S51, Penta E, D5S818, D13S317, D7S820, D16S539, CSF1PO, Penta
D, vWA, D8S1179, TPOX và FGA) và 1 locus Amelogenin dùng để xác
định giới tính ở người.
Nội dung nghiên cứu
Nghiên cứu hoàn thiện bộ kit PCR 16 locus gắn huỳnh quang phân tích
được trên hệ thống điện di mao quản.
Ứng dụng bộ kit PCR 16 locus gắn huỳnh quang trong nghiên cứu di
truyền quần thể ở ba tộc người phổ biến ở Việt Nam (Kinh, Mường và
Khmer).
Ứng dụng bộ kit PCR 16 locus gắn huỳnh quang trong giám định ADN tại
Việt Nam.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
Bổ sung nguồn dẫn liệu mới về tần số alen (TSAL) của 15 locus STR trên
nhiễm sắc thể (NST) thường (D3S1358, TH01, D21S11, D18S51, Penta
E, D5S818, D13S317, D7S820, D16S539, CSF1PO, Penta D, vWA,
D8S1179, TPOX và FGA) ở 3 tộc người phổ biến ở Việt Nam (Kinh,
Mường và Khmer) vào CSDL của các locus STR ở người Việt Nam phục
vụ cho hoạt động nghiên cứu di truyền quần thể và giám định ADN tại
Việt Nam.
Đã chế tạo thành công bộ kit PCR 16 locus gắn huỳnh quang phân tích
được trên hệ thống điện di mao quản góp phần giúp cho việc chủ động về
cơng nghệ phân tích, tiết kiệm chi phí và phù hợp với điều kiện ở Việt
Nam.
Đã xây dựng được cây phát sinh chủng loại trên dữ liệu TSAL của 13
locus STR thuộc bộ CODIS của 3 quần thể nghiên cứu (Kinh, Mường và
Khmer) và 14 quần thể tham khảo. Kết quả này góp phần cung cấp thêm

bằng chứng khoa học mới về ADN trong lĩnh vực nghiên cứu dân tộc học
tại Việt Nam.

13


 Những kết quả mới của luận án
1. Đây có thể được coi là nghiên cứu đầu tiên ở Việt Nam về việc lựa
chọn các điều kiện PCR đa mồi cho 16 cặp mồi gắn huỳnh quang trong
cùng 1 phản ứng và đã chế tạo thành công bộ kit PCR 16 locus gắn
huỳnh quang phân tích được trên hệ thống điện di mao quản.
2. Đã khảo sát, xây dựng được bảng dữ liệu mới về TSAL và các chỉ số
thống kê của 15 locus STR nghiên cứu ở 3 tộc người phổ biến ở Việt
Nam: người Kinh (N=300, Hà Nội và Tp. Hồ Chí Minh) thu được 173
alen/15 locus; người Mường (N=104, Hịa Bình) thu được 132 alen/15
locus, người Khmer (N=110, Sóc Trăng) thu được 145 alen/15 locus và
đã phát hiện được 32 alen mới so với kết quả nghiên cứu trước đây.
3. Đã xây dựng được cây phát sinh chủng loại mô tả mối quan hệ di
truyền giữa 3 quần thể nghiên cứu (Kinh, Mường và Khmer) với 14
quần thể tham khảo theo phương pháp neighbor-joining bằng phần
mềm POPTREE 2 [109]. Đây có thể được coi là một hướng nghiên cứu
mới tại Việt Nam và cũng đã chỉ ra được người Kinh, người Mường có
mối quan hệ gần gũi với nhau hơn so với người Khmer về mặt di
truyền.
4. Đã xây dựng được 9/10 hồ sơ ADN cá nhân của 10 đối tượng cần kiểm
soát an ninh (KSAN) và làm được 1.000 thẻ ADN cá nhân thử nghiệm
trên 1.000 đối tượng có nguy cơ rủi ro cao (phi cơng, tiếp viên hàng
không và ngư dân). Kết quả này cũng đã góp phần bổ sung thêm một
giải pháp mới về quản lý con người bằng hồ sơ ADN cá nhân tại Việt
Nam, rất cần thiết và phù hợp với xu hướng phát triển chung của một

xã hội hiện đại.
 Bố cục của luận án
Luận án gồm 122 trang (khơng tính: mục lục, tài liệu tham khảo và phụ
lục), được bố cục gồm 5 phần: Mở đầu 4 trang; Tổng quan 37 trang; Đối
tượng và phương pháp nghiên cứu 19 trang; Kết quả và bàn luận 60 trang; Kết
luận và kiến nghị 2 trang. Ngồi ra, có 1 trang liệt kê danh mục các cơng trình
khoa học đã cơng bố.

14


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Các chỉ thị di truyền sử dụng trong nghiên cứu di truyền quần thể và
giám định ADN hình sự
1.1.1. Chỉ thị di truyền và các trình tự ADN lặp lại
Ngày nay, người ta đã phát hiện ra trong hệ gen người có chứa rất
nhiều trình tự ADN lặp lại. Những trình tự lặp lại này thường nằm giữa các
gen, chúng có thể khác nhau về kích thước ở các cá thể khác nhau mà không
ảnh hưởng đến sức khỏe di truyền của cá thể đó [38].
Các trình tự ADN lặp lại này thường được tìm thấy ở vùng vệ tinh
(DNA satellite), cánh dài, vùng eo thắt thứ nhất (quanh tâm động) và thứ 2
của NST. Các vùng ADN mà có các đơn vị lặp lại với độ dài trung bình là từ
8 bp đến 100 bp, đôi khi được gọi là tiểu vệ tinh (minisatellite) hay còn được
gọi là các locus VNTR [49, 111]. Locus VNTR được sử dụng phổ biến nhất
trong nghiên cứu di truyền quần thể và phân tích ADN hình sự vào đầu những
năm 1990 là locus D1S80 có các đơn vị lặp lại mang 16 bp với số lượng đơn
vị lặp lại là từ 14 đến 41 đơn vị lặp lại (tương ứng từ alen 14 đến alen 41) [37,
78].
Bên cạnh đó, các trình tự ngắn lặp lại liên tiếp cịn được gọi là các
locus STR, cũng được tìm thấy trong hệ gen người. Các locus STR này

thường có kích thước ngắn (100-400 bp), mang các đơn vị lặp lại, mỗi một
đơn vị lặp lại có từ 2-7 bp và có số lượng các đơn vị lặp lại ở các cá thể khác
nhau là khác nhau. Các locus STR này đã trở thành các chỉ thị di truyền được
sử dụng phổ biến hơn trong nghiên cứu di truyền quần thể và giám định ADN
hình sự vì chúng dễ dàng được phân tích bằng kỹ thuật PCR đa mồi và là
cơng cụ hữu ích cho mục đích nhận dạng cá thể người [38].
Các locus STR này nằm phân bố rải rác khắp trong hệ gen người và xảy
ra ở trung bình cứ khoảng mỗi 10.000 nucleotide [51, 58, 106]. Tuy nhiên,
không phải tất cả locus STR nào cũng thể hiện có sự khác nhau ở giữa các cá

15


thể khác nhau. Một số lượng lớn các locus STR đã được phát hiện bởi các
PTN khoa học và thương mại. Các locus STR này thường được sử dụng trong
các nghiên cứu về vị trí của các gen gây bệnh. Ví dụ, Quỹ nghiên cứu y tế
Marshfield ở Marshfield, Wisconsin đã thu thập dữ liệu kiểu gen của hơn
8.000 locus STR nằm rải rác trên cả 23 cặp NST ở người phục vụ cho mục
đích phát triển bản đồ di truyền ở người [29, 65].
Để thực hiện phân tích các locus STR, vùng bảo thủ ở hai sườn của mỗi
đoạn lặp lại phải được xác định. Khi biết được trình tự nucleotide ở vùng bảo
thủ này, các mồi PCR có thể được thiết kế và vùng lặp lại được nhân bội để
phân tích. Các locus STR mới thường được xác định bằng một trong hai cách
như sau: (1) tìm kiếm trong cơ sở dữ liệu trình tự ADN của ngân hàng gen
(GenBank) với các vùng ADN có nhiều hơn 6 đơn vị lặp lại liên tiếp [51, 106]
hoặc (2) thực hiện bằng các phương pháp sinh học phân tử [49, 57].
1.1.2. Các kiểu lặp lại của các locus STR
Các kiểu lặp lại của các locus STR thường được đặt tên theo chiều dài
của các đơn vị lặp lại. Lặp lại 2, 3, 4, 5 hoặc 6 nucleotide, có nghĩa là có 2, 3,
4, 5 hoặc 6 nucleotide trong mỗi đơn vị lặp lại tương ứng. Như vậy, về mặt lý

thuyết sẽ có 16, 64, 256, 1024 và 4096 kiểu cấu trúc đối với các trình tự lặp
lại 2, 3, 4, 5 và 6 nucleotide tương ứng [77]. Tuy nhiên, vì các locus STR
thường được lặp một cách ngẫu nhiên, nên một số kiểu lặp lại có thể là giống
nhau ở những cá thể người khác nhau.
Các locus STR không những chỉ khác nhau về độ dài của các đơn vị lặp
lại và số lượng lặp lại mà còn được thể hiện ở tính đồng nhất của các đơn vị
lặp. Các locus STR thường được chia thành nhiều nhóm dựa trên các kiểu cấu
trúc lặp lại. Kiểu lặp lại đơn giản chứa các đơn vị lặp có chiều dài và trình tự
giống hệt nhau. Kiểu lặp lại phức gồm có hai hoặc nhiều loại lặp lại đơn giản
liền kề nhau. Kiểu lặp lại phức tạp có thể bao gồm vài khối lặp lại có chiều
dài và trình tự đơn vị lặp lại khác nhau [114]. Kiểu lặp lại phức tạp siêu biến
mang số lượng lớn alen không đồng nhất. Các alen này khác nhau cả về kích

16


thước và trình tự [61, 113]. Các locus STR thuộc nhóm lặp lại phức tạp siêu
biến này hầu như ít được sử dụng trong lĩnh vực phân tích ADN hình sự vì
những khó khăn đối với cách gọi tên alen theo danh pháp phụ thuộc vào từng
PTN phân tích ADN. Mặc dù vậy hiện nay, một số bộ kit STR thương mại
vẫn sử dụng các STR phức tạp siêu biến như locus SE33, cịn được gọi là
ACTBP2 [113].
Hơn nữa, khơng phải tất cả các alen có trong một số locus STR đều
mang các đơn vị lặp lại đầy đủ. Thậm chí ở các trình tự lặp lại đơn giản cũng
có thể mang các alen không đầy đủ (alen biến thể) chèn vào giữa các alen
mang các đơn vị lặp lại đầy đủ. Các vi biến thể (microvariants) là các alen
chứa các đơn vị lặp lại khơng đầy đủ hay cịn được gọi là các alen lẻ. Ví dụ
phổ biến nhất của một vi biến thể là alen 9.3 của locus TH01, nó có 9 đơn vị
lặp lại 4 nucleotide và một đơn vị lặp lại chỉ mang có 3 nucleotide vì đơn vị
lặp lại thứ bảy bị mất một adenine ở đơn vị lặp lại AATG bình thường [96].

1.1.3. Các locus STR sử dụng trong nghiên cứu di truyền quần thể và giám
định ADN hình sự
Đối với mục đích nhận dạng cá thể người, điều quan trọng là phải có
các chỉ thị di truyền mang các biến dị cao hoặc một số chỉ thị đa hình thấp
nhưng có thể kết hợp được với nhau để có khả năng phân biệt cá thể. Các mẫu
dấu vết sinh học thu được tại hiện trường trong các vụ án hình sự (mẫu án
hình sự) thường gặp khó khăn khi PCR nhân bội bởi vì ADN có trong các
mẫu này có thể đã bị phân hủy (do bị đứt, gẫy thành những đoạn nhỏ). Các
mẫu lẫn cũng thường hay gặp ở một số mẫu án hình sự, chẳng hạn như các
mẫu sinh học thu được từ các vụ án hiếp dâm thường bị lẫn của cả thủ phạm
và nạn nhân [38].
Kích thước ngắn của các locus STR (khoảng từ 100 bp đến 400 bp)
thường được lựa chọn để sử dụng trong phân tích ADN hình sự, nơi mà ADN
đã bị phân hủy. Việc PCR nhân bội các mẫu ADN bị phân hủy có thể thành
cơng khi kích thước sản phẩm PCR ngắn hơn. Việc xây dựng thang alen bằng

17


phản ứng PCR đa mồi cho các locus STR cũng dễ dàng được thực hiện hơn so
với các locus VNTR [112]. Hơn nữa, với kỹ thuật điện di mao quản thì việc
phân tách một base của các đoạn ADN có kích thước nhỏ hơn 500 bp (STR)
dễ dàng thực hiện được hơn so với các đoạn ADN có kích thước lớn hơn 500
bp (VNTR). Như vậy, các locus STR với kích thước ngắn sẽ được lựa chọn
và có nhiều thuận lợi hơn cho việc phân tích ADN hình sự.
Trong số các kiểu lặp lại khác nhau của các locus STR, lặp lại bốn
nucleotide thường được sử dụng phổ biến trong phân tích ADN hình sự hơn
so với lặp lại hai, ba, năm và sáu nucleotide [25]. Ngoài ra, một hiện tượng
sinh học gọi là các kết quả alen giả (stutter) khi mà các alen của locus STR
(alen STR) được PCR nhân bội. Các sản phẩm alen giả là các đơn vị sao chép

được tạo ra mà thường chỉ có ít hơn một đơn vị lặp lại so với sản phẩm của
alen đặc hiệu (alen thật) và được tạo ra trong q trình PCR do bị trượt sợi
khn trong q trình tổng hợp [117]. Lượng sản phẩm alen giả thay đổi tùy
vào từng locus STR và thậm chí cả chiều dài của các alen trong locus STR
nhưng thường ít hơn 15% lượng sản phẩm của alen thật đối với kiểu lặp lại
bốn nucleotide. Nhưng đối với kiểu lặp lại hai và ba nucleotide, tỷ lệ alen giả
có thể cao hơn (30% hoặc cao hơn) làm cho việc nhận định kết quả trở nên
khó khăn hơn trong trường hợp đối với các mẫu lẫn.
Những lợi thế của việc sử dụng các locus STR có kiểu lặp lại bốn
nucleotide trong nghiên cứu di truyền quần thể và phân tích ADN hình sự hơn
so với các locus VNTR hoặc STR có kiểu lặp lại hai và ba nucleotide bao
gồm:
- Dải alen có kích thước ngắn cho phép dễ dàng kết hợp nhiều locus
trong cùng một bộ phức nhiều locus (multiplex);
- Việc xây dựng thang alen cho các locus STR bằng phản ứng PCR dễ
dàng thực hiện hơn so với các locus VNTR;
- Phản ứng PCR dễ dàng thành công hơn đối với các mẫu ADN đã bị
phân hủy;

18


- Thuận lợi với việc phân tích các mẫu lẫn hơn so với các locus STR có
kiểu lặp lại hai và ba nucleotide do có tỷ lệ alen giả thấp (< 15%).

Hình 1.1. Mơ tả trình tự ADN của alen 11 thuộc locus D16S539 có 11 đơn vị
lặp lại GATA với kích thước là 288 bp [38].
Hai vùng trình tự được gạch chân phía dưới (đoạn trình tự có chữ màu xanh lá
cây) là hai vị trí thiết kế mồi xi và mồi ngược tương ứng [83].
Vị trí “T” với chữ màu đỏ là một điểm đột biến trên mồi ngược được tìm thấy

trong một alen null [88].

Hình 1.1 mơ tả một đoạn trình tự ADN của alen 11 thuộc locus
D16S539 có 11 đơn vị lặp lại GATA với kích thước sản phẩm PCR là 288 bp
khi sử dụng cặp mồi PCR được đánh dấu bằng phần gạch chân với chữ màu
xanh lá cây [83]. Hai mồi PCR bắt cặp bổ sung với vùng sườn bảo thủ ở hai
bên của đoạn lặp lại. Theo cách này, các alen khác nhau ở các cá thể khác
nhau sẽ được PCR nhân bội (ví dụ: 9 đơn vị lặp lại GATA hoặc 13 đơn vị lặp
lại GATA thay vì 11 đơn vị lặp lại GATA). Các alen này, được xác định kích
thước bằng cách so sánh với một thang ADN kích thước chuẩn được chạy
cùng trong quá trình điện di. Các alen khác nhau bởi một đơn vị lặp lại GATA
nếu được phân tách bằng điện di mao quản và có thang ADN kích thước
chuẩn chạy cùng thì hai alen này sẽ di chuyển cách nhau một khoảng cách
xấp xỉ 4 bp. Do vậy, khi sử dụng cặp mồi này để nhân bội đoạn ADN mang
11 đơn vị lặp lại GATA (alen 11) của locus D16S539 sẽ thu được sản phẩm
PCR có kích thước tương ứng khoảng 288 bp. Như vậy, với alen 11 có kích

19


thước là 288 bp, alen 10 sẽ là 284 bp (nhỏ hơn 4 bp), alen 12 sẽ là 292 bp (lớn
hơn 4 bp)...
Tóm lại: Trong hơn hai thập kỷ qua, một số lượng lớn các locus STR
có kiểu lặp lại bốn nucleotide đã được thử nghiệm trong nghiên cứu di truyền
quần thể và giám định ADN hình sự. Các loại locus STR đã được tìm kiếm
bao gồm: các locus STR có kích thước ngắn được gọi là các locus miniSTR
sử dụng để phân tích các mẫu sinh phẩm đã bị phân hủy [46]; các locus STR
có tỷ lệ alen giả thấp sử dụng để phân tích các mẫu sinh phẩm bị lẫn [25]; các
locus STR nằm trên NST Y của nam giới (Y-STR) sử dụng để phân tích trong
trường hợp mẫu sinh phẩm bị lẫn nam - nữ thu được trong các vụ án hiếp dâm

[45] và các locus STR nằm trên NST X sử dụng để phân tích các mẫu trong
trường hợp cần mở rộng xét nghiệm [106, 130]. Các tiêu chí để lựa chọn các
locus STR sử dụng trong nghiên cứu di truyền quần thể và phân tích ADN
hình sự bao gồm [62, 45]:
- Tính dị hợp tử cao (≥ 70 %);
- Có vị trí riêng biệt trên các NST khác nhau và khơng có hiện tượng
liên kết với locus STR nào khác;
- Có khả năng kết hợp với các locus STR khác để tạo thành các bộ phức
hợp nhiều locus (multiplex);
- Có tỷ lệ alen giả thấp (<15%);
- Tỷ lệ đột biến thấp;
- Kích thước của các alen nằm trong khoảng từ 100 bp đến 400 bp (với
kích thước nhỏ hơn phù hợp hơn cho việc phân tích mẫu ADN đã bị
phân hủy).
1.1.4. Đặc điểm chung của các bộ locus STR đang được sử dụng trên thế
giới
Để các chỉ thị di truyền sử dụng trong phân tích ADN hình sự có tính
chất pháp lý, một bộ chung các locus chuẩn phải được sử dụng trong quy trình
phân tích mẫu. Các locus STR được sử dụng phổ biến hiện nay, ban đầu đã
được xác định và phát triển trong PTN của tiến sĩ Thomas Caskey tại trường
Đại học Y khoa Baylor (Baylor College of Medicine) [57, 68] và tại FSS
20


(Anh) [81, 114]. Ban đầu, tập đoàn Promega (Madison, Wisconsin) mua bản
quyền thương mại hóa rất nhiều các locus STR của PTN Thomas Caskey,
trong khi hãng Applied Biosystems (Foster City, California) lại mua bản
quyền thương mại hóa các locus STR của FSS đồng thời phát triển thêm một
số locus mới [38].
1.1.4.1. Giai đoạn phát triển sớm

Vào năm 1993, FSS (Anh) đã phát triển bộ kit STR phức thế hệ đầu
tiên (FGM) với tên gọi là Quadruplex bao gồm 4 locus STR trên NST thường
(TH01, FES/FPS, vWA và F13A1) [80]. Bộ kit này cho khả năng trùng lặp là
khoảng 1/10.000. Tiếp theo đó, vào năm 1996, FSS đã cho ra đời bộ kit STR
phức thế hệ thứ hai với tên gọi là SGM, gồm có 6 locus STR trên NST thường
(TH01, vWA, FGA, D8S1179, D18S51 và D21S11) và locus Amelogenin
dùng để xác định giới tính [81, 107]. Bộ kit này cho khả năng trùng lặp
khoảng 1 trong 50 triệu.
Vào năm 1994, tập đoàn Promega (Mỹ) đã phát triển bộ kit STR
thương mại đầu tiên có khả năng nhân bội đồng thời 3 locus STR (CSF1PO,
TPOX và TH01) với tên gọi là CTT triplex và sử dụng công nghệ điện di gel
polyacrylamide biến tính-nhuộm bạc để phát hiện các alen của locus STR
này. Bộ kit này cho khả năng trùng lặp khoảng 1 trong 500 và được sử dụng
rộng rãi tại Mỹ vào cuối những năm 1990 [38].
1.1.4.2. Bộ CODIS 13 locus STR lõi (13 CODIS Core STR Loci)
Vào năm 1997, FBI (Mỹ) đã đồng ý lựa chọn bộ CODIS 13 locus STR
lõi làm cơ sở cho việc xây dựng tàng thư ADN quốc gia của Mỹ và phục vụ
cho công tác điều tra phá án [32]. Bộ 13 locus STR được lựa chọn bao gồm:
CSF1PO, FGA, TH01, TPOX, vWA, D3S1358, D5S818, D7S820, D8S1179,
D13S317, D16S539, D18S51 và D21S11 (xem Hình 1.2 và Bảng 1.1).
Nếu sử dụng bộ CODIS 13 locus STR lõi này trong các xét nghiệm thì
khả năng trùng lặp sẽ là khoảng 1 trong 1.000 tỷ giữa các cá thể khơng có
quan hệ huyết thống [48].
Bộ CODIS 13 locus STR lõi này, được chia thành bốn nhóm lặp lại như
sau:
21