法医DNA鑑定

🧠 全体像：法医DNADNA（deoxyribonucleic acid）鑑定の目的は疾患遺伝子の解析ではなく個人識別personal identification個人識別（personal identification）personal identification（個人識別）であり、個人差individual variation 個人差（individual variation）individual variation（個人差） の大きい多型マーカーを対象とする。その中心が短鎖タンデム反復 short tandem repeats, STR 短鎖タンデム反復（short tandem repeats, STR） short tandem repeats, STR（短鎖タンデム反復） （STR）である。核DNA（nDNA）を第一選択とし、量・質が不十分な場合は母系遺伝 maternal inheritance 母系遺伝（maternal inheritance） maternal inheritance（母系遺伝） するミトコンドリアDNA mitochondrial DNA ミトコンドリアDNA（mitochondrial DNA） mitochondrial DNA（ミトコンドリアDNA） （mtDNA）に加え、SNPやInDelなど短い断片で解析できるマーカーを状況に応じて用いる。

PCR（ポリメラーゼ連鎖反応）とDNA分析

• ポリメラーゼ連鎖反応polymerase chain reaction, PCRポリメラーゼ連鎖反応（polymerase chain reaction, PCR）polymerase chain reaction, PCR（ポリメラーゼ連鎖反応）はDNA分析に不可欠な技術であり、特定のDNA配列を高感度に増幅できる。ただし増幅効率はDNA量・分解の程度・阻害物質の影響を受け、分解検体では得られる増幅産物の長さそのものが制限される。¹
• 使用するプライマー対primer pairプライマー対（primer pair）primer pair（プライマー対）が、増幅される配列の境界を決定する。

💡 法医DNA鑑定の目的は、疾患の原因遺伝子 causative gene 原因遺伝子（causative gene） causative gene（原因遺伝子） を調べる臨床遺伝学とは根本的に異なり、個人識別personal identification個人識別（personal identification）personal identification（個人識別）にある。そのため対象は個体間差の大きい多型マーカーで、中心はSTRだが、目的や検体の状態に応じてSNP・InDel・microhaplotypeなども用いられる。

⚠️ 「コード配列coding sequence コード配列（coding sequence）coding sequence（コード配列） は一切調べない」と単純化しない。近年は次世代シーケンサー（NGS／大規模genome mutation 大規模（genome mutation）genome mutation（大規模） 並列シーケンス）により、STRの長さだけでなく配列多型も読まれるようになっており、対象は長さの多型から配列情報へ広がっている。²

検体の質・量に関する課題

• 親子鑑定paternity test 親子鑑定（paternity test）paternity test（親子鑑定） などの遺伝学的検査では、血液や唾液など保存状態の良い検体が一般に入手可能である。
• 一方、生物学的痕跡の検査や身元不明unidentified 身元不明（unidentified）unidentified（身元不明） 遺体の識別では、以下のような問題がしばしば生じる。
  • DNA量が極めて少量
  • DNAの保存状態不良
  • PCRPCR（polymerase chain reaction）阻害物質の混入

DNAの所在：核DNA（nDNA）とミトコンドリアDNA

• DNAは核とミトコンドリアの両方に存在する。
• 法医遺伝学では核DNAとミトコンドリアDNA mitochondrial DNA ミトコンドリアDNA（mitochondrial DNA） mitochondrial DNA（ミトコンドリアDNA） の両方を鑑定に利用できる。
• 第一選択はnDNAだが、量・質が不十分な場合はmtDNAに加え、SNP・InDel・miniSTRなど短い断片を標的とする手法を状況に応じて用いる。¹

flowchart TD
    A["検体から<span class='jp-term jp-term-diagram' title='deoxyribonucleic acid'>DNA</span>鑑定を行う"] --> B{"nDNAの量・質は十分か"}
    B -->|"十分"| C["核<span class='jp-term jp-term-diagram' title='deoxyribonucleic acid'>DNA</span>（nDNA）で鑑定"]
    B -->|"不十分"| D["mtDNA、SNP、InDel、miniSTRなど<br>短い断片を標的とする手法へ"]

💡 mtDNAは母系にのみ遺伝し、1細胞あたりのコピー数 copy number コピー数（copy number） copy number（コピー数） がnDNAよりはるかに多いため、高度に腐敗・断片化fragmentation 断片化（fragmentation）fragmentation（断片化） した検体でも検出できることがある。ただしmtDNAは母系の血縁者 blood relative 血縁者（blood relative） blood relative（血縁者） 間で共通のため、個人識別能discriminating power 個人識別能（discriminating power）discriminating power（個人識別能） はnDNAより劣る。

💡 二者択一とは限らない。 大規模genome mutation 大規模（genome mutation）genome mutation（大規模） 並列シーケンスにより、アメロゲニンamelogeninアメロゲニン（amelogenin）amelogenin（アメロゲニン）・STR・SNP・mtDNA超可変領域 hypervariable region, HV 超可変領域（hypervariable region, HV） hypervariable region, HV（超可変領域） を一反応で同時に判定する系が実用化されている。毛幹hair shaft 毛幹（hair shaft）hair shaft（毛幹） 370本の検討では、mtDNAの読み取り深度が毛根側から遠位へ漸減 tapering 漸減（tapering） tapering（漸減） するのに対し、核DNAの深度は毛幹 hair shaft 毛幹（hair shaft） hair shaft（毛幹） に沿って比較的一定だった——検体の部位によって、どちらが取れるかが変わる。³

DNA鑑定の用途

短鎖タンデム反復とその他のマーカー

• 短鎖タンデム反復short tandem repeats, STR短鎖タンデム反復（short tandem repeats, STR）short tandem repeats, STR（短鎖タンデム反復）は、現代の法医DNA鑑定の中心をなすマーカーである。キャピラリー電気泳動（CE）による長さの判定が長く標準だが、近年はNGS／大規模genome mutation 大規模（genome mutation）genome mutation（大規模） 並列シーケンスによる配列ベースの解析へ広がっている。²
• 特殊な場合には、性染色体gonosome 性染色体（gonosome）gonosome（性染色体） 上のSTRであるX-STR・Y-STR（gonosomal STR）に加え、X-InDelやY-SNP／Y-InDelなどの性染色体 gonosome 性染色体（gonosome） gonosome（性染色体） マーカーを調べる。
• 保存状態が不良な検体には、より短い断片で解析可能な一塩基多型single-nucleotide polymorphisms, SNP一塩基多型（single-nucleotide polymorphisms, SNP）single-nucleotide polymorphisms, SNP（一塩基多型）やInDelが利用できる。SNPは対立遺伝子多様性が高く短い増幅産物で済むため、断片化fragmentation 断片化（fragmentation）fragmentation（断片化） した鋳型ではSTRより有利である。¹
• 挿入／欠失多型insertion/deletion polymorphism (indel)挿入／欠失多型（insertion/deletion polymorphism (indel)）insertion/deletion polymorphism (indel)（挿入／欠失多型）は、STRとSNPの中間的な性質を持つマーカーで、低変異率・短い増幅産物・スタター（分裂ピーク）が出ない・CEと互換という利点がある。人為的に分解させた検体では、検出できた対立遺伝子数がSTRキットを大きく上回った。⁴

まとめ

• 法医DNA鑑定の目的は個人識別 personal identification 個人識別（personal identification） personal identification（個人識別） であり、個人差individual variation 個人差（individual variation）individual variation（個人差） の大きい多型マーカー（主にSTR）を対象とする。NGSの普及により、STRの長さだけでなく配列多型も読まれるようになっている。
• 核DNA（nDNA）を第一選択とし、量・質が不十分な場合はmtDNAに加え、SNP・InDel・miniSTRなど短い断片を標的とする手法を用いる。両者を一反応で同時に判定する系も実用化されている。
• STRが解析の中心であり、性染色体gonosome 性染色体（gonosome）gonosome（性染色体） STR（X-STR／Y-STR）、SNP、InDel多型は検体の状態や目的に応じて使い分ける。分解検体ではSNPやInDelのほうが検出できる対立遺伝子が多い。日常業務はSTR-CE、複雑な事案にNGSやSNPアレイという併用が現実的な形とされている。