113 調查局特考三等 醫學鑑識組 遺傳學 考古題詳解

核心觀念

本題考查五種遺傳學名詞的定義、分析原理與典型應用。作答時宜交代「研究對象或操作方式、得到的遺傳資訊，以及其限制或重要特徵」，避免只列出中文譯名。

解題方法

依序掌握各名詞的辨識重點：比較基因組雜交（CGH）看 DNA 拷貝數變化；基因組編輯看定點修改 DNA；基因組印記看親本來源造成的基因表現差異；次世代基因定序（NGS）看大量平行定序；遺傳嵌合性則看同一個體內存在不同基因型的細胞族群。

（一）比較基因組雜交（comparative genomic hybridization, CGH）

CGH 是比較受測者 DNA 與正常參考 DNA 在各染色體區段上的相對拷貝數，以偵測基因組範圍內 DNA 增加或減少的技術。傳統 CGH 將兩者分別以不同螢光標記，再共同雜交至正常中期染色體；沿染色體測量兩種螢光訊號的相對強度，即可判讀拷貝數變化。

微陣列式比較基因組雜交（array CGH）則將 DNA 樣本與參考 DNA 雜交至含有大量基因組探針的微陣列，依各探針的訊號比值尋找染色體區段的缺失或重複。其解析度通常高於傳統 CGH，可用於偵測微缺失、微重複等拷貝數變異。

CGH 主要偵測 DNA 劑量變化，通常不能辨識平衡性染色體轉位或倒位，也不能單靠拷貝數訊號判定變異來自父方或母方。array CGH 通常亦不能直接偵測單一核苷酸變異。

（二）基因組編輯（genome editing）

基因組編輯是利用可辨識特定 DNA 序列的工具，在基因組預定位置造成切割或其他形式的 DNA 改變，進而達成序列刪除、插入、置換或調控基因表現的技術。常見工具包括 CRISPR-Cas 系統、鋅指核酸酶（ZFN）及類轉錄活化因子核酸酶（TALEN）。

以 CRISPR-Cas9 為例，導引 RNA 負責辨識目標序列，Cas9 核酸酶在指定位置切割 DNA。細胞可透過非同源末端接合修復斷裂，常產生小型插入或缺失，造成基因功能失活；若提供含有指定序列的修復模板，則可透過同源導向修復導入特定變化。

基因組編輯可用於基礎研究、疾病模型建立及潛在治療應用。重要限制包括非預期位置的編輯（脫靶效應）、目標位置編輯效率不一，以及不同細胞未被一致編輯所造成的鑲嵌現象。

（三）基因組印記（genomic imprinting）

基因組印記是指部分基因的表現受到親本來源影響：同一基因由父方或母方遺傳時，可能只有其中一方來源的等位基因表現，另一方來源的等位基因則受到抑制。這種親本來源特異性的表現通常與 DNA 甲基化及染色質修飾等表觀遺傳調控有關，而不是因為父方與母方的 DNA 序列必然不同。

核心觀念

親子鑑定主要利用子代在各基因座各有一個等位基因來自生父、一個來自生母的遺傳規則。比較子代與待測父親在多個高度多型性基因座的基因型，先判斷是否有遺傳不相容，再以統計方法評估觀察結果對親子關係假說的支持程度。

實務上以**常染色體短串聯重複序列（autosomal STR）**為主要檢測標的。多個基因座的證據合併後，可計算累積親權指數（CPI），或直接以概似比（likelihood ratio, LR）表達證據強度。DNA 型別相符不等於單憑「配對幾個相同型別」即可證明親子關係；仍須考量族群等位基因頻率與合理的對照假說。

（一）常見之基因檢測標的

1. 常染色體 STR：STR 是由短序列單位重複多次形成的多型性標記。每一基因座通常檢測兩個等位基因，分別由雙親遺傳。其多型性高、可用多重 PCR 同時擴增多個基因座，為親子鑑定的核心標的。
2. 性染色體 STR：必要時可輔助使用。Y-STR 可用於父系男性間的親緣分析；X-STR 可在特定家系與親緣問題中提供額外資訊。這些標記受限於性別與家系遺傳方式，不能取代常染色體 STR 的主要分析。
3. 粒線體 DNA（mtDNA）：由母系遺傳，較適合判斷母系血緣或分析核 DNA 不足的檢體；其型別通常不能單獨區分同一母系中的個體，也不適合作為一般雙親親子鑑定的主要標記。
4. 其他標記：SNP 等核酸多型性標記亦可用於特定檢測平台或疑難案件；常規親子鑑定仍以多座常染色體 STR 分析為主。

（二）主要實驗進行流程

1. 檢體採集與身分確認：採集子代及待測親屬檢體，常用口腔頰黏膜拭子或血液。具法律用途的案件須確認受檢者身分、採樣程序與檢體保管鏈，避免檢體標示錯誤或污染。
2. DNA 萃取與定量：自細胞取得 DNA，去除蛋白質等雜質；再測定 DNA 濃度與品質，供後續 PCR 使用。
3. 多重 PCR 擴增：以螢光標記引子，同時擴增多個 STR 基因座。PCR 會複製目標區段；STR 重複次數不同，造成擴增片段長度不同。
4. 片段分離與基因分型：常以毛細管電泳依片段長度分離螢光產物，再以內部尺寸標準及等位基因梯判讀各基因座的等位基因型別。
5. 品質檢查與必要複驗：檢視陽性、陰性及等位基因梯等品管結果，確認訊號符合判讀規則。若出現不一致、訊號不足或疑似突變等情形，應檢查檢體與技術因素，並視需要複驗或增加基因座。
6. 遺傳判讀與統計計算：先比較子代、已知母親（如有）及待測父親的基因型，判斷每座基因座的遺傳相容性，再計算各座親權指數並合併。

（三）分析方法：推論兩個測試檢體之親子關係

1. 先判斷遺傳相容性

有母親檢體時，先由子代基因型與母親基因型辨認子代的必然父源等位基因。例如子代基因型為 $10, 12$、母親為 $10, 11$，則子代的 $12$ 為必然父源等位基因；待測父親必須能提供 $12$，才符合該座遺傳傳遞。

若未採母親檢體，則須比較子代與待測父親型別，並依可能的遺傳傳遞方式判讀；資訊較少，親權指數的計算也須採用相應模型。

2. 排除與突變考量

核心觀念

本題考粒線體 DNA（mtDNA）的遺傳特性、常見檢測方式，以及異質性（heteroplasmy）如何影響疾病嚴重度。粒線體有自己的基因組，主要由母親傳給子女；其突變比例會因細胞與組織而異，因此檢測結果須一併考慮檢體來源及突變異質性。

解題方法

回答時依序掌握三個層次：

1. 說明 mtDNA 的遺傳模式與其不同於核基因的特點。
2. 整理常見檢測方法及各自適用範圍。
3. 以一種疾病說明突變比例、組織分布與臨床嚴重度的關聯。

一、粒線體基因的遺傳模式

粒線體遺傳通常呈現母系遺傳：卵子提供胚胎絕大多數的細胞質與粒線體，因此帶有 mtDNA 變異的母親可將其傳給兒女；父親通常不會將 mtDNA 傳給子女。母親的兒子與女兒都可能受影響，但只有女兒能再將 mtDNA 傳給下一代。

mtDNA 有以下重要特性：

• 多拷貝：每個細胞含有許多粒線體，每個粒線體又可含多份 mtDNA。
• 同質性與異質性：若細胞內 mtDNA 都是正常型或都帶相同變異，稱為同質性（homoplasmy）；若正常型與變異型 mtDNA 並存，稱為異質性（heteroplasmy）。
• 隨機分配與瓶頸效應：細胞分裂時，mtDNA 隨機分配至子細胞；卵子形成期間也會出現粒線體瓶頸效應。因此，同一家族成員、同一個人的不同組織，變異比例均可能不同。
• 閾值效應：變異型 mtDNA 累積至一定比例，並影響組織能量需求時，才會出現臨床表現。高能量需求組織，如腦、骨骼肌、心肌及視神經，常較易受影響。

因此，母系遺傳表示家族傳遞方向具有特徵，並不代表母親與子女的症狀或嚴重度必然相同。

二、常見基因檢測方法

• 聚合酶連鎖反應（PCR）及 Sanger 定序：適合檢測已知或懷疑的特定 mtDNA 變異；若只針對少數位置，不適合排除整個 mtDNA 基因組的其他變異。
• 次世代定序（NGS）：可檢測較完整的 mtDNA 序列及多個變異，並估計異質性比例；低比例變異的判讀仍受定序深度、分析流程及檢體品質影響。
• 限制酶片段長度多型性分析（RFLP）或等位基因特異性 PCR：可針對已知變異進行檢測，方法簡便，但檢測範圍受限於設計的目標變異。

核心觀念

本題要依異常的尺度選擇分析方法：

• 第一對染色體缺少一條：屬於染色體數目異常，稱為單體型（monosomy）。一般體細胞由 46 條染色體組成，若第一號染色體少一條，核型為 45 條，記作 45,XX,-1 或 45,XY,-1。
• 第一對染色體之某基因發生點突變：屬於基因層級的序列變異，須分析該基因的 DNA 序列；常用方法為聚合酶連鎖反應（PCR）後接 Sanger 定序。

染色體核型分析觀察染色體數目與帶型，適合偵測整條染色體的增減；PCR 與定序則檢視特定 DNA 片段中的鹼基序列，適合偵測點突變。兩者分析標的不同，不能只靠其中一種方法同時完成兩種問題。

解題方法

（一）第一對染色體缺少一條：核型分析

實驗原理： 核型分析（karyotyping）利用細胞分裂中期染色體高度凝縮、形態較容易辨識的特性，經染色後依染色體大小、著絲點位置及帶型排列，逐一計數並辨認各號染色體。常用 G 顯帶染色：以胰蛋白酶處理染色體，再以 Giemsa 染色，使各染色體呈現具特異性的明暗帶紋。

主要流程：

1. 採集細胞：取得含有細胞核的檢體，例如周邊血淋巴球。
2. 細胞培養：使細胞進入分裂週期；周邊血淋巴球通常以植物血球凝集素刺激分裂。
3. 阻斷於中期：加入秋水仙素或類似藥物，抑制紡錘體形成，使分裂細胞停留於中期。
4. 低張處理與固定：低張液使細胞膨脹、染色體分散，再以甲醇與醋酸固定。
5. 製片及 G 顯帶：將細胞滴於玻片，使染色體展開，經酵素處理及 Giemsa 染色。
6. 顯微鏡觀察與核型判讀：計數多個中期細胞，依帶型辨認染色體。若為非嵌合的第一號染色體單體，應見每個被分析細胞僅有一條第一號染色體，總數為 45 條。

若核型為女性，可表示為 45,XX,-1；若核型為男性，可表示為 45,XY,-1。若不同細胞的結果不一致，須考慮嵌合現象並分析足夠數量的細胞。

染色體微陣列（CMA）也能偵測全染色體的拷貝數減少；但若題目要求呈現染色體的數目與形態，傳統核型分析是直接且合宜的作答方法。

（二）第一對染色體之某基因發生點突變：PCR 加 Sanger 定序