Determinación de las frecuencias alélicas de veintiún marcadores genéticos autosómicos en la población chilena para fines de identificación forense

Abstract

La identificación humana a través del análisis de ADN se basa en la genotipificación de STRs (del inglés Short Tandem Repeat). En Chile la Ley 19.970 solicita establecer la huella genética con al menos trece STRs, los del sistema CODIS (del inglés Combined DNA Index System) del FBI (del inglés Federal Bureau of Investigation). En el 2012 el FBI propuso expandir el número de marcadores STRs de 13 a 21, y el año 2015 finalmente se propuso la expansión a 20 STRs. Debido a esto se dispuso en el mercado sistemas comerciales, dentro de los que se encuentra el sistema GlobalFiler® PCR Amplification Kit (Applied Biosystems) que amplifica simultáneamente veintiún marcadores STRs autosómicos, un marcador STR del cromosoma Y, un marcador polimórfico del cromosoma Y (Y indel) y el marcador de sexo Amelogenina. Debido a que los datos de las frecuencias alélicas respaldan los cálculos estadísticos en los estudios forenses, y a que no se cuenta con las frecuencias alélicas de los marcadores STRs del nuevo núcleo CODIS para la población chilena, es esencial determinar las frecuencias alélicas de cada uno de estos marcadores STRs y establecer los parámetros forenses para evaluar la utilidad de cada marcador. En este contexto el objetivo del presente estudio fue determinar las frecuencias alélicas y los parámetros forenses de interés, para los veintiún marcadores STRs incluidos en el sistema comercial GlobalFiler® PCR Amplification Kit (Applied Biosystems) para 920 muestras obtenidas de individuos no emparentados de diferentes ciudades de Chile. Se determinó para cada STR en estudio, la distribución de las frecuencias alélicas y los parámetros estadísticos forenses, PD (del inglés Power of Discrimination), PIC (del inglés Polymorphism Information Content), PE (del inglés Power of Exclusion), PM (del inglés Probability of a match), Heterocigotos esperados (He), Heterocigotos observados (Ho), equilibrio Hardy–Weinberg (HWE). Los parámetros forenses del presente estudio fueron comparados con los parámetros forenses de los STRs que actualmente se utilizan en Chile. Se determinó las frecuencias alélicas y los parámetros forenses. Los STRs estudiados mostraron un alto polimorfismo. Los tres STRs más informativos fueron SE33, FGA y D1S1656. Los marcadores STRs TPOX y D22S1045 fueron los menos polimórficos. No se observó desviación significativa del equilibrio de HWE (p>0,05). PD y PE combinado fueron mayor que 0,99999999. El conjunto de STRs estudiados presentó un alto poder de discriminación, ocho órdenes de magnitud más que los sistemas actualmente utilizados en Chile. Adicionalmente, se realizaron análisis entre las diferentes poblaciones estudiadas, Arica, Iquique, La Serena, Coquimbo, Santiago (sector público y privado), Chillan, Temuco y Puerto Montt. Para esto se determinaron las frecuencias alélicas y el HWE para cada marcador STR. Se determinaron los alelos privados y los valores de FST entre pares de poblaciones. Se observó desviación significativa del equilibrio de HWE (p>0,05), sin embargo, luego de la corrección de Bonferroni, no se observaron desviaciones HWE (p>0,00026). En cada población al menos dos alelos privados difieren. Se observaron valores bajos de FST, siendo el valor 0,00534 el más alto observado entre la población de Arica y Santiago sector público. El dendrograma construido a partir de la matriz de FST muestra diferencias entre poblaciones consistentes con la distribución geográfica. Se realizó un análisis de ancestría global, que muestra que la mayoría de los individuos estudiados se distribuyen entre el componente caucásico y el componente presuntamente amerindio En conclusión, las frecuencias alélicas determinadas en este estudio son útiles para ser usadas por la comunidad forense y estos marcadores STRs son altamente polimórficos en la población chilena. Con estos STRs solo se evidencio una pequeña diferenciación genética entre las poblaciones estudiadas

Human identification through analysis of the DNA is based on genotyping of polymorphic regions, known as STR (Short Tandem Repeat). In Chile the law 19.970 requests genotyping of at least thirteen STRs markers, autosomal STR loci of the CODIS (Combined DNA Index System) of FBI (Federal Bureau of Investigation) to establish the DNA fingerprinting of an individual. In 2012 the FBI proposed to expand the number of STRs from 13 to 21. Finally, in 2015 the FBI proposed to expand the number to 20 STRs. For this reason different kits being commercially available, such as GlobalFiler® PCR Amplification Kit (Applied Biosystems) multiplex assay that amplifies 21 autosomal STR loci, 1 YSTR, 1 insertion/deletion polymorphic marker on the Y chromosome (Y indel) and sex determining marker Amelogenin. Because allele frequencies data support statistical calculation in forensic studies and due to the lack of allele frequency data for the Chilean population for CODIS core loci, it’s essential to determine the allelic frequencies of each of these STR markers. In this context, the aim of the present work is to estimated the allele frequencies and statistical parameters of forensic interest for the 21 autosomal STR loci included in the GlobalFiler® PCR Amplification Kit (Applied Biosystems) in a set of 920 samples collected from unrelated individuals at different localities from Chile. Frequency distributions and the forensic parameters power of discrimination (PD), polymorphism information content (PIC), power of exclusion (PE) and the probability of a match (PM), expected heterozygosity (He), observed heterozygosity (Ho) and Hardy–Weinberg equilibrium (HWE) were determined for each of these STRs. The forensic parameters obtained in this study were compared with parameters of the STR markers currently used in Chile. This study showed a high levels of polymorphism in the simple set. The three most informative markers identified in this study were SE33, FGA and D1S1656. TPOX and D22S1045 were the least polymorphic markers. No deviations from HWE expectations (p>0,05) were found. Combined PD and PE were greater than 0,99999999. Offering a high power of discrimination, eight orders of magnitude more than the STR markers currently used in Chile. Additionally, an analysis was performed between populations, the allele frequencies and HWE were estimated for each of these STRs for different localities including Arica, Iquique, La Serena, Coquimbo, Santiago (Public and Private), Chillan, Temuco, and Puerto Montt. Private alleles and populations pairwise FST values were estimated. Statistically significant deviations from HWE expectations (p>0,5) were found; However, after using Bonferroni’s correction (p>0,00026) no deviations from HWE expectations were detected. At least two private alleles that differ in each population were found. Low FST values were observed, and the larger FST value between populations (Arica- Santiago Public) was 0,00534. The dendrogram constructed from Matrix of pairwise FST showed differences between populations that are consistent with the geographical distribution of Chile. A study was carried out of global ancestry that showed that the individuals studied are distributed between caucasian component and possibly amerindian component. In conclusion, the allele frequencies estimated in this study are useful for the forensic community. STRs markers are highly polymorphic in the Chilean population and more informative than STR markers currently used in Chile. The results do not show any appreciable differences between studied populations