Генетичен пръстов отпечатък

От Уикипедия, свободната енциклопедия

Отидете на навигация Отидете на търсене

Генетичното снемане на пръстови отпечатъци или ДНК пръстови отпечатъци е система от научни методи за биологична идентификация на индивиди ( организми ) въз основа на уникалността на ДНК нуклеотидната последователност на всяко живо същество (с изключение на еднояйчни близнаци ), един вид „ генетичен пръстов отпечатък“ която остава индивидуална и непроменена през целия живот на индивида (организма) [1] [2] .

Методът е открит на 10 септември 1984 г. от британския генетик Алек Джефрис [1] . Използва се в целия свят основно в криминалистката при провеждане на съдебномедицински експертизи за разкриване на разнообразни престъпления, както и за установяване на роднинска връзка и решаване на много други проблеми, свързани с личната идентификация [3] .

Днес ДНК пръстовите отпечатъци се извършват дори в преносими лаборатории, а десетки предприятия в света произвеждат оборудване за геномна идентификация на човек [4] .

История на откритията

Методът за ДНК идентификация на човек (индивид или организъм ) по аналогия с метода за идентификация чрез пръстови отпечатъци , подобно на много други големи открития, се ражда случайно, като страничен резултат от друго изследване [1] [5] .

На 10 септември 1984 г. британският генетик Алек Джефрис , докато изучава един от новите методи за проследяване на генетични аномалии в хромозомната ДНК, в лабораторията на Университета в Лестър , изследва рентгенови лъчи на ДНК и изведнъж открива, че ДНК вериги от различни хората имат уникални нуклеотидни последователности.

Докато анализира ДНК, кодираща миоглобина , ученият открива в гела (тоест в желатиновата матрица, където фрагментите на ДНК се движат в електрическо поле със скорост в зависимост от техния размер) цял набор от минисателити . Изглеждаше странно, дори ако повечето от гените съдържат "нежелани" ДНК фрагменти, които не се вземат предвид при разчитането му от РНК, която пренася генетична информация от ДНК до мястото на синтеза на протеин. При по-внимателна проверка той разбра, че ДНК пробите от различни хора съдържат много различни минисателитни последователности. Джефрис веднага разбра какво означава това. ДНК последователностите на конкретно лице представляват неговия ДНК профил или „генетичен паспорт“, който може да се използва за точно идентифициране на човек. Частите от ДНК, които той открива, никога не се повтарят [6] .

Веднага след като Джефрис публикува резултатите от своето изследване, учени от Министерството на вътрешните работи на Обединеното кралство незабавно се свързаха с него: в началото те видяха надежден начин да проверят дали имигрантите, които твърдят, че са тясно свързани с британски гражданин, казват истината [6]. ]

Първото наказателно дело, в което е приложено генетично изследване, е делото за изнасилване и убийство на две момичета през ноември 1983 г. и юли 1986 г. Новият метод първо помогна да се установи невинността на арестувания Ричард Бъкланд, а след това и да се разкрие истинският убиец – Колин Пичфорк [6] .

Области на използване

Това откритие, разбира се, за първи път е използвано в криминалистиката при провеждане на съдебномедицински експертизи, за да се докаже участието или, обратно, неучастието на заподозрени в престъпленията, в които са обвинени. Генетичното ( геномно ) снемане на пръстови отпечатъци беше добавено към традиционните пръстови отпечатъци - определяне на личността на човек по пръстови отпечатъци, тоест идентифициране на човек по коса (корен), слюнка (например върху цигарен филтър), частица кожа, капка кръв , кост, зъб, тоест за всеки биологичен обект в много малко количество. Всъщност във всеки човешки биоматериал има ДНК. И както установи Алек Джефрис, хората могат да бъдат идентифицирани по неговите характеристики [3] . В хода на криминалните разследвания те започнаха да сравняват ДНК на заподозрени с ДНК, получена от проби от коса, телесни течности и кожа, открити на местопрестъплението.

По-късно техниката на ДНК пръстови отпечатъци, открита от Алек Джефрис, започва да се използва навсякъде за установяване на родство и решаване на много други проблеми, свързани с идентифицирането на личността.

В момента ДНК типизирането е една от най-мощните и широко използвани биотехнологични техники. Използва се за откриване на най-малките разлики в състава на ДНК проби, включително за определяне на съвместимостта на донора и реципиента по време на трансплантация на органи и тъкани, за идентифициране на специфични микроорганизми , за проследяване на необходимите гени в процеса на отглеждане на растения , за установяване бащинство , за идентифициране на човешки останки (например за установяване на личности на неизвестни загинали войници или жертви на бедствия), регулиране на възпроизводството на животните в зоологически градини, бърза диагностика с висока степен на точност на заболявания като HIV инфекция и хламидия , идентифициране на гени които определят предразположеността на индивида към различни форми на рак и други заболявания [2] .

Само през 2008 г. (тоест в рамките на една година) в целия свят с помощта на тази ДНК идентификационна система са разкрити 17614 престъпления, включително 83 убийства и 184 изнасилвания [5] .

Процес на ДНК профилиране

Вариации в тандемното повторение на дължината на алела на шест индивида.

Въпреки факта, че 99,9% от човешките ДНК последователности са еднакви по състав, ДНК на различните хора е доста индивидуална [7] . ДНК профилирането анализира броя на повтарящите се елементи в избран регион на генома. Повтарящият се елемент се нарича тандемно повторение и количеството е променливо. Колкото повече части от генома (или локусите ) се анализират при съставянето на ДНК профил, толкова по-висока е точността на идентификацията на личността. В момента броят на локусите за създаване на ДНК профил достига 16 или повече [8] .

Съставянето на ДНК профил на човек (ДНК профилиране) не трябва да се бърка с пълното декодиране на неговия геном .

Процесът на ДНК профилиране започва с подготовката на ДНК проба на индивида (обикновено наричана „контролна проба“). Букалният (букален) тампон е предпочитаният метод за вземане на референтна проба, тъй като намалява вероятността от замърсяване. Ако това не е възможно (например, ако такава процедура изисква съдебно разпореждане, което не е налично), могат да се използват други методи за вземане на проби от кръв, слюнка, сперма или други подходящи течности или тъкани от лични вещи (напр. , четка за зъби, бръснач и др.) и др.). Могат да се използват проби от хранилища (като банка за сперма или хранилище за тъканна биопсия ). Проби, получени от кръвта на биологични роднини, могат да служат като индикатор за профила на индивида, както и човешки останки, които са били предварително профилирани.

След това контролната проба се анализира за генериране на човешки ДНК профил, като се използва един от методите, описани по-долу. След като бъде анализиран, ДНК профилът може да бъде сравнен с друга проба, за да се определи дали има генетично сходство.

В същото време сравнението на ДНК проби, особено при криминални разследвания, може да бъде недостатъчно обективно, особено когато експертите получават допълнителна информация за заподозрени. [9] [10]

Техники за ДНК профилиране

RFLP анализ

Първите методи за генетичен анализ, използвани за профилиране на ДНК, са разпознаване на рестрикционна ендонуклеаза и след това Southern blot анализ . Въпреки че полиморфизмът може да възникне в местата на разцепване на рестрикционната ендонуклеаза, ензими и ДНК сонди най-често се използват за анализ на тандемни повторни локуси. Въпреки това, Southern blotting отнема време и изисква голям брой ДНК проби. В допълнение, оригиналната техника на Карл Браун за разглеждане на множество локуси на минисателити едновременно увеличава наблюдаваната вариабилност, което затруднява разграничаването между отделните алели и по този начин изключва този метод за тестване за бащинство. Тези ранни методи са заменени от методи за PCR анализ.

PCR анализ

С изобретяването на метода на полимеразна верижна реакция (PCR), профилирането на ДНК направи огромна стъпка напред както по отношение на разделителната способност, така и в способността за възстановяване на информация от много малки (или разграждащи) проби. PCR позволява многократно амплифициране на ДНК регион с помощта на олигонуклеотидни праймери и термостабилни ДНК полимерази . Ранните методи за анализ, като точковото блотиране , бяха много популярни поради тяхната простота и скоростта, с която могат да бъдат получени резултатите. Те обаче не са имали същата разделителна способност като метода RFLP. Освен това беше трудно да се определят ДНК профили за смес от проби като вагинален тампон от жертви на сексуално насилие.

За щастие, PCR методът беше лесно адаптиран за анализ на тандемни повторни локуси. В Съединените щати ФБР е стандартизирало набор от 13 тандемни повторения за ДНК профилиране и също така е създало Комбинирана система за ДНК индекс (CODIS) за съдебна идентификация по наказателни дела. Подобни анализи и бази данни са създадени и в други страни. Освен това са разработени набори от инструменти, които позволяват анализа на единичен нуклеотиден полиморфизъм (SNP).

KTP анализ

Използваният в момента метод за профилиране на ДНК се основава на PCR метода и използва къси тандемни повторения (QTP). Този метод анализира региони с висока степен на полиморфизъм, които имат къси повтарящи се ДНК последователности (най-често срещаните са 4 базови повторения, но се срещат и други дължини на повторения, включително 3 и 5 базови двойки). Тъй като различните хора имат различен брой повтарящи се единици, тези участъци от ДНК могат да се използват за разграничаване между индивидите. Специфични олигонуклеотидни праймери се избират към регионите на генома, съдържащи CTP , след което съответните ДНК фрагменти се амплифицират с помощта на PCR. След това тези ДНК фрагменти се разделят и разпознават чрез електрофореза . Има два често срещани метода за разделяне и разпознаване: капилярна електрофореза (СЕ) и гел електрофореза.

Митохондриален анализ

За силно разградени биопроби понякога е невъзможно да се получи достатъчно ядрена ДНК. В такива ситуации се анализира митохондриална ДНК (mtDNA), тъй като в клетката има много копия на mtDNA, докато ядрената ДНК може да бъде не повече от 1-2 копия. Митохондриалният анализ е полезно допълнение към идентификацията в случаи като изчезнали лица, когато са налични само роднини, свързани с майката. Митохондриалната ДНК може да бъде получена от био-материали като коса (от корена), стари кости или зъби.

Този метод, по-специално, беше използван за установяване на факта, че една от най-известните измамници в света, Анна Андерсън , всъщност не е голямата руска принцеса Анастасия Николаевна Романова , за която тя твърди, че е .

Известни практически случаи на употреба

В криминалистиката

  • През 2004 г. ДНК анализът хвърли нова светлина върху мистериозното изчезване през 1912 г. на Боби Дънбар , четиригодишно момче, което изчезна по време на риболов. Твърди се, че е намерен жив осем месеца по-късно, но жена на име Джулия Андерсън твърди, че момчето е нейният син, Брус Андерсън. Съдът не й повярва и момчето е прехвърлено на семейство Дънбар. Въпреки това, ДНК тест през 2004 г. установява, че момчето, открито през 1912 г., не е Боби Дънбар, чиято истинска съдба остава неизвестна [11] .
  • През март 2011 г. неизвестни лица отвлякоха 16-годишната Виктория Теслюк , дъщеря на виден бизнесмен, в Московска област. Търсенето на момичето не даде резултат. Когато тялото, вероятно на Виктория, беше открито в края на април същата година, те не можаха да го идентифицират визуално поради увреждане на трупа от горски животни и естествени гнилостни промени. След изследване на ДНК на намерения труп е установена недвусмислено самоличността му като изчезналия Теслук [12] .
  • През 2012 г. канадската конна полиция идентифицира убиеца на поне една от жертвите на убийствата по магистралата на сълзите, използвайки ДНК профил, датиращ от 2007 г. [13] .

При установяване на роднинска връзка

  • През 50-те години на миналия век известна Анна Андерсън заявява, че е великата херцогиня Анастасия Николаевна Романова . След смъртта на Анна през 80-те години на миналия век, тъканните проби се съхраняват в болницата в Шарлотсвил, Вирджиния . По-късно, когато се появи възможността за тяхното научно изследване, тези проби бяха подложени на ДНК отпечатъци , което показа, че фалшивата Анастасия няма нищо общо със семейство Романови [14] .
  • Мистерията на Каспар Хаузер . С помощта на ДНК пръстови отпечатъци беше направен опит да се разреши една от най-сензационните и мистериозни истории на 19 век в Европа - за произхода на Каспар Хаузер . Популярните слухове упорито смятат Каспар за престолонаследника на баденския трон, отвлечен от люлката и чийто трон е зает от узурпатор. Предполагаемите родители на Каспар са Стефани де Богарне, велика херцогиня на Баден и великият херцог Карл от Баден. Многобройни разследвания все още не дават окончателен отговор кой всъщност е Каспар Хаузер. Първият ДНК тест за проверка на тази хипотеза беше отрицателен. През 1996 г. е взет генетичен материал от петна от кръв върху долни гащи, за които се предполага, че принадлежат на Каспар и сега се съхраняват в музея на Ансбах . Пробата е разделена наполовина, като едната половина е получена от Института по съдебна медицина към Мюнхенския университет , а другата половина е получена от криминалистичната лаборатория в Бирмингам, Англия . Кръвта за анализ е предоставена от двама потомци на Стефани дьо Богарне по женска линия. Използваният метод е анализ на митохондриална ДНК , предавана на детето само от майката. Така всички членове на едно и също семейство, произлизащи от един и същ женски прародител, имат сходна структура на този тип ДНК. Резултатът се оказва отрицателен – ако приемем, че панталоните наистина са принадлежали на Каспар, той по никакъв начин не би могъл да бъде роднина на Стефани, великата херцогиня на Баден [15] . Въпреки това, през 2002 г. се появи информация, че е възникнала грешка и панталоните изобщо не принадлежат на нюрнбергското дете. Те решиха да повторят опита, като този път взеха за основа проби от генетичен материал, взет от шапка, панталон и кичури коса, които все още се съхраняват в т. нар. „колекция на Фойербах“. Взети са 6 проби, чието ДНК се оказва идентично една с друга. Кръвта за анализ е дадена от Астрид фон Медингер, потомка на Стефани по женска линия. Анализ проводился в Институте судебной медицины Мюнстера под руководством профессора Б. Бринкманна [16] . Результат оказался положительным — цепочки ДНК совпали на 95 %. Таким образом, вероятность, что Каспар был действительно сыном Стефании, очень высока [17] , хотя с этим результатом согласны далеко не все исследователи, и, возможно, потребуется дополнительная проверка [18] .

Базы данных ДНК-профилей в мире

Метод ДНК-анализа применяется в экспертно-криминалистической практике США , Канады , Великобритании , Японии , Китая , Малайзии , Сингапура , Таиланда , Чили , Колумбии , Новой Зеландии , России и других стран [19] , некоторые страны создали обширные базы ДНК-профилей .

Самый большой банк данных ДНК в мире — Национальная база Великобритании «NDNAD», которая учреждена в 1995 году и содержала к 2005 году около 3,1 млн проб, в 2015 — 5,7 млн. В ней хранится информация о ДНК не только осуждённых, но и подозреваемых. По данным британских криминалистов, еженедельно раскрывается до 2 тысяч преступлений, по которым с места происшествия изымался генетический материал [ источник не указан 2147 дней ] . Данный вид экспертизы позволил значительно повысить раскрываемость таких видов преступлений [ источник не указан 2147 дней ] , как кражи со взломом , грабежи , угоны автомашин — всего 90 % раскрытых дел. С 1998 года обсуждается вопрос о введении генной паспортизации всего населения.

В США Национальная база данных по генетической информации [ уточнить ] создана в 1998 году. К 2002 году в ней хранилось более 800 тысяч генотипов. Учёту подлежат лица, осуждённые за совершение тяжких и особо тяжких преступлений. В базе National DNA Index (NDIS, часть CODIS ) хранилось более 10 млн профилей.

В базе данных Исландии содержатся генотипы всего населения страны (около 300 тысяч человек).

В России 3 декабря 2008 года Госдума приняла Федеральный закон «О государственной геномной регистрации в Российской Федерации» [20] . По этому закону создана федеральная база данных ДНК, содержащая информацию об осуждённых за тяжкие и особо тяжкие преступления, за преступления против половой неприкосновенности , а также о неопознанных трупах и о биологических следах, изъятых с мест совершения преступлений. Оператором базы данных является МВД России .

См. также

Примечания

  1. 1 2 3 DNA pioneer's 'eureka' moment. It will be 25 years on Thursday since British scientist Professor Sir Alec Jeffreys discovered the DNA fingerprint. Claire Marshall joined him in his laboratory to talk about his breakthrough and the changes it has wrought over the last 25 years. « BBC-News » // news.bbc.co.uk (9 September 2009) (англ.)
  2. 1 2 Евгения Рябцева . ДНК в криминалистике и науке: геномная дактилоскопия, методы ДНК-типирования, ДНК-типирование в судебной медицине, установление отцовства, антропология, ресурсы живой природы. Интернет-журнал «Коммерческая биотехнология» // cbio.ru (29 декабря 2006 года)
  3. 1 2 Видеорепортаж Антона Войцеховского . В 1984 году генетики обнаружили, что у каждой ДНК есть свои уникальные особенности. « Первый канал » // 1tv.ru (4 сентября 2009 года) [ неавторитетный источник? ]
  4. 30 лет назад была открыта уникальность ДНК — «генетические отпечатки». // calend.ru (3 сентября 2014 года)
  5. 1 2 Методу ДНК-идентификации исполнилось 25 лет. Учёный, предложивший идентифицировать человека по ДНК — по аналогии с отпечатками пальцев, отметил 25-летие своего революционного открытия призывом изменить закон, регулирующий базы данных ДНК. // bbc.co.uk (9 сентября 2009 года)
  6. 1 2 3 Генетика и криминалистика. Портал «Необычный» // unnatural.ru (24 января 2013 года)
  7. Use of DNA in Identification Архивировано 10 мая 2015 года. // accessexcellence.org (англ.)
  8. Сергей Петухов, Олеся Остафиева . Подозрительная ДНК. В городах-миллионниках всегда найдётся пара десятков мужчин, которых ДНК-экспертиза признает отцом вашего ребёнка. Архивная копия от 13 ноября 2009 на Wayback Machine // weekly.ua (22 октября 2009 года)
  9. Fallible DNA evidence can mean prison or freedom | New Scientist
  10. Subjectivity and bias in forensic DNA mixture interpretation / Science&Justice December 2011 Volume 51, Issue 4, Pages 204—208 doi:10.1016/j.scijus.2011.08.004
  11. DNA clears man of 1914 kidnapping conviction , « USA Today », (May 5, 2004), by Allen G. Breed, « Associated Press ».
  12. Юлия Хожателева . Убитая в Подмосковье девушка — дочь топ-менеджера «Лукойла» Виктория Теслюк. Это подтвердила экспертиза ДНК. Газета « Комсомольская правда » // kp.ru (12 мая 2011 года)
  13. Culbert, Lori Victim's family still heartbroken after dead US sex offender linked to Highway of Tears slaying (англ.) (26 September 2012). Дата обращения: 2 июня 2013. Архивировано 2 июня 2013 года.
  14. История идентификации останков членов царской семьи. Справка. « РИА Новости » // rian.ru (26 июня 2008 года)
  15. GM Weichhold, GE Bark, W. Korte, W. Eisenmenger, KM Sullivan. DNA Alysis in the Case of Caspar Hauser // Inf. J. Legal Med.. — 1998. — Вып. 11 . — С. 287-291 . (недоступная ссылка)
  16. Dr. phil. Rudolf Biedermann. Kaspar Hauser était bel et bien prince héritier de la famille de Bade (10.2002). Дата обращения: 30 декабря 2011. Архивировано 4 февраля 2012 года.
  17. Brian Haughton. Kaspar Hauser — An Unsolved Mystery (англ.) 3. Дата обращения: 30 декабря 2011. Архивировано 4 февраля 2012 года.
  18. Terry Boardman. The Ongoing Struggle for the Truth About the Child of Europe (англ.) . Архивировано 4 февраля 2012 года.
  19. Марина Юршина . Банки данных ДНК. Интервью Геннадия Спирина: «Повышение раскрываемости преступлений за счёт создания базы данных ДНК». Архивная копия от 1 января 2011 на Wayback Machine «Газета» (№ 240 от 21.12.2007 г.). // moscowbase.ru
  20. МВД России планирует создать базу данных ДНК преступников. Архивная копия от 16 июля 2009 на Wayback Machine // sibnovosti.ru (15 июля 2009 года)

Ссылки