Genetisk fingeraftryk , eller DNA-fingeraftryk , er et system af videnskabelige metoder til biologisk identifikation af individer ( organismer ) baseret på det unikke ved DNA- nukleotidsekvensen for hvert levende væsen, en slags " genetisk aftryk", der forbliver individuelt og uændret gennem hele et individs (organismes) liv [1] [2] .
Metoden blev opdaget den 10. september 1984 af den britiske genetiker Alec Jeffreys [1] . Det bruges over hele verden hovedsageligt inden for retsmedicin, når man udfører retsmedicinske undersøgelser for at løse en række forskellige forbrydelser, samt til at etablere slægtskab og løse mange andre problemer relateret til personlig identifikation [3] .
I dag udføres DNA-fingeraftryk selv i bærbare laboratorier, og snesevis af virksomheder i verden producerer udstyr til genomisk identifikation af en person [4] .
Metoden til DNA- identifikation af en person (individ eller organisme ), analogt med fingeraftryksidentifikationsmetoden , blev ligesom mange andre store opdagelser født ved et tilfælde - som et biprodukt af en anden undersøgelse [1] [5] .
Den 10. september 1984 undersøgte den britiske genetiker Alec Jeffries , i færd med at studere en af de nye metoder til sporing af genetiske abnormiteter i kromosomalt DNA i laboratoriet ved University of Leicester , røntgenstråler af DNA og opdagede pludselig, at DNA-kæderne af forskellige mennesker har unikke nukleotidsekvenser .
Mens han analyserede DNA'et, der koder for myoglobin , fandt videnskabsmanden en hel masse minisatellitter i gelen (det vil sige i gelatinematrixen, hvor DNA-fragmenter bevæger sig i et elektrisk felt med en hastighed afhængigt af deres størrelse) . Det så mærkeligt ud, selvom de fleste gener indeholder "junk" DNA-fragmenter, der ikke tages i betragtning, når man læser det RNA, bæreren af genetisk information fra DNA til stedet for proteinsyntese. Ved nærmere undersøgelse indså han, at DNA-prøver fra forskellige mennesker indeholder meget forskellige minisatellitsekvenser fra hinanden. Jeffries forstod straks, hvad det betød. En bestemt persons DNA-sekvenser udgør hans DNA-profil eller "genetiske pas", som kan bruges til umiskendelig identifikation af et individ. De sektioner af DNA, som han opdagede, gentager sig aldrig [6] .
Så snart Jeffreys offentliggjorde resultaterne af hans undersøgelse, kontaktede forskere fra det britiske indenrigsministerium ham straks : i opdagelsen så de en pålidelig måde at kontrollere, om immigranter , der hævder at være tæt knyttet til en britisk statsborger, taler sandt [6] .
Den første straffesag, hvor genetisk testning blev brugt, var sagen om voldtægt og mord på to piger i november 1983 og juli 1986. Den nye metode hjalp først med at fastslå den arresterede Richard Bucklands uskyld og derefter at afsløre den rigtige morder - Colin Pitchfork [6] .
Denne opdagelse begyndte naturligvis først at blive brugt i retsvidenskaben under retsmedicinske undersøgelser for at bevise involvering eller omvendt ikke-involvering af mistænkte i de forbrydelser, som de blev anklaget for. Til traditionel fingeraftryk - bestemmelse af en persons identitet ved fingeraftryk - blev der tilføjet genetisk ( genomisk ) fingeraftryk, det vil sige personlighedsbestemmelse ved:
det vil sige for ethvert biologisk objekt af en meget lille mængde. Faktisk er der DNA i ethvert menneskeligt biomateriale. Og, som Alec Jeffreys har fastslået, kan mennesker identificeres ved dets træk [3] . Kriminelle undersøgelser er begyndt at sammenligne mistænktes DNA med DNA fra hår, kropsvæsker og hudprøver fundet på gerningsstedet.
Senere begyndte teknikken med DNA-fingeraftryk, opdaget af Alec Jeffreys, at blive brugt overalt til at etablere slægtskab og løse mange andre opgaver relateret til personlig identifikation.
I øjeblikket er DNA-typning en af de mest kraftfulde og mest udbredte bioteknologiske teknikker. Det bruges til at detektere de mindste forskelle i sammensætningen af DNA-prøver, herunder til at bestemme kompatibiliteten af en donor og modtager under organ- og vævstransplantation , til at identificere specifikke mikroorganismer , for at spore de nødvendige gener i processen med planteavl , for at etablere faderskab , at identificere menneskelige efterladenskaber (for eksempel at etablere personligheder af ukendte døde soldater eller ofre for katastrofer), regulering af dyrenes reproduktion i zoologiske haver, hurtig diagnosticering med høj grad af nøjagtighed af sygdomme som HIV-infektion og klamydia , identifikation af gener der bestemmer et individs disposition for forskellige former for kræft og andre sygdomme [2] .
Alene i 2008 (det vil sige inden for et år) blev 17.614 forbrydelser opklaret på verdensplan ved hjælp af dette DNA-identifikationssystem, herunder 83 mord og 184 voldtægter [5] .
På trods af at 99,9% af menneskets DNA-sekvenser er identiske i sammensætning, er forskellige menneskers DNA ret individuelt [7] . DNA-profilering analyserer antallet af gentagne elementer i en udvalgt region af genomet. Det gentagende element kaldes en tandemgentagelse , og dets antal er variabelt. Jo flere sektioner af genomet (eller loci ) der analyseres, når der kompileres en DNA-profil, jo højere er nøjagtigheden af personlighedsidentifikation. I øjeblikket når antallet af loci til kompilering af en DNA-profil 16 eller mere [8] .
Kompilering af en persons DNA-profil (DNA-profilering) må ikke forveksles med den fuldstændige afkodning af deres genom .
DNA-profileringsprocessen begynder med forberedelsen af en persons DNA-prøve (almindeligvis omtalt som en "kontrolprøve"). Den mest foretrukne metode til at opnå en referenceprøve er brugen af en mundkurv (kind), da denne metode reducerer sandsynligheden for kontaminering. Hvis dette ikke er muligt (f.eks. hvis en sådan procedure kræver en retskendelse, som ikke er tilgængelig), kan andre metoder bruges til at indsamle prøver af blod, spyt, sæd eller andre egnede væsker eller væv fra personlige genstande (f.eks. fra en tandbørste, barbermaskine osv.). Prøver fra lagerfaciliteter (f.eks. sædbank eller vævsbiopsiopbevaring ) kan anvendes. Prøver opnået fra blod fra biologiske slægtninge kan tjene som en indikator for en persons profil, ligesom menneskelige efterladenskaber, der tidligere er blevet profileret.
Kontrolprøven analyseres derefter for at skabe en DNA-profil af individet ved hjælp af en af metoderne beskrevet nedenfor. Når først den er analyseret, kan DNA-profilen sammenlignes med en anden prøve for at afgøre, om der er en genetisk lighed.
Samtidig er sammenligning af DNA-prøver, især i strafferetlige efterforskninger, muligvis ikke objektiv nok, især når eksperter modtager yderligere oplysninger om mistænkte. [9] [10]
De første genetiske analysemetoder, der blev brugt til DNA-profilering, var restriktionsendonuklease -genkendelse , efterfulgt af Southern blot-analyse . Selvom polymorfi kan forekomme ved restriktionsendonukleasespaltningspositioner , bruges enzymer og DNA-prober oftest til at analysere tandem-gentagelsesloci. Southern blotting er imidlertid arbejdskrævende og kræver et stort antal DNA-prøver. Derudover øger Karl Browns originale teknik med at se mange minisatellit loci samtidigt den observerede variabilitet, hvilket gør det vanskeligt at skelne mellem individuelle alleler og dermed udelukker denne metode til faderskabstest. Disse tidlige metoder er blevet afløst af PCR-metoder.
Med opfindelsen af polymerasekædereaktion (PCR)-teknikken har DNA-profilering taget et stort skridt fremad både med hensyn til opløsning og evnen til at genvinde information fra meget små (eller nedbrudte) prøver. PCR tillader multipel amplifikation af et snit af DNA ved hjælp af oligonukleotidprimere og termostabile DNA-polymeraser . De første analysemetoder, såsom dot blotting , var meget populære på grund af deres enkelhed og den hastighed, hvormed resultaterne kunne opnås. De havde dog ikke samme opløsning som RFLP-metoden. Derudover har det været vanskeligt at bestemme DNA-profiler for en blanding af prøver, såsom en vaginal podning fra ofre for seksuelle overgreb.
Heldigvis er PCR-metoden let blevet tilpasset til analyse af tandem-gentagelsesloci. I USA har FBI standardiseret et sæt af 13 tandem-gentagelser til DNA-profilering og har også oprettet en kombineret DNA-database, Combined DNA Index System (CODIS), til retsmedicinsk identifikation i straffesager. Lignende analyser og databaser er blevet oprettet i andre lande. Derudover er der udviklet værktøjssæt, der tillader analyse af enkeltnukleotidpolymorfismer (SNP'er).
Den DNA-profileringsmetode, der i øjeblikket anvendes, er baseret på PCR-metoden og bruger korte tandemgentagelser (SRT'er). Denne metode analyserer stærkt polymorfe regioner, der har korte gentagne DNA-sekvenser (den mest almindelige er 4 basegentagelser, men der findes også andre gentagelseslængder, herunder 3 og 5 basepar). Fordi forskellige mennesker har forskelligt antal gentagelser, kan disse DNA-regioner bruges til at skelne mellem individer. Specifikke oligonukleotidprimere udvælges for genomregionerne indeholdende CTP , derefter amplificeres de tilsvarende DNA-fragmenter ved anvendelse af PCR. Disse DNA-fragmenter separeres derefter og genkendes ved hjælp af elektroforese . Der er to almindelige adskillelses- og genkendelsesmetoder: kapillærelektroforese (CE) og gelelektroforese.
For stærkt nedbrudte bioprøver er det nogle gange ikke muligt at opnå tilstrækkeligt nuklear DNA. I sådanne situationer analyseres mitokondrielt DNA (mtDNA), da der er mange kopier af mtDNA i cellen, mens der ikke kan være mere end 1-2 kopier af nuklear DNA. Mitokondriel analyse er et nyttigt supplement til identifikation i tilfælde som forsvundne personer, hvor der kun er slægtninge i forhold til moderen. Mitokondrielt DNA kan fås fra biomaterialer som hår (med rødder), gamle knogler eller tænder.
Denne metode blev især brugt til at fastslå det faktum, at en af de mest berømte bedragere i verden, Anna Anderson , faktisk ikke var den storrussiske hertuginde Anastasia Nikolaevna Romanova , som hun hævdede at være .
Det er relativt nemt at få DNA fra en frisk prøve af blod, spyt og sæd , men det er meget vanskeligt at få DNA fra genstande, som en person lige har rørt ved. Før 2000 var det ikke muligt at profilere DNA fra bittesmå prøver af biomateriale. Men i dag kan en DNA-profil kun genereres ud fra 50 pikogram DNA (den mængde, der findes i omkring 8 humane celler). Sådan et spor kan ikke ses med det blotte øje. Man skal huske på, at hvis mængden af analyseret materiale er for lille, kan det forveksles med baggrunds-DNA (optrådte før forbrydelsen og ikke relateret til den) eller DNA fra en anden person (f.eks. offeret).
DNA-test giver dig mulighed for at bestemme køn på en person. Det er vanskeligere at bestemme farven på hans øjne og hår ved hjælp af DNA, og andre data om ham (for eksempel højde) kan ikke fastslås ved hjælp af DNA. DNA-ekspertise gør det også muligt pålideligt at afgøre, om den person, der efterlod sporet, tilhører de vigtigste kontinentale grupper (afrikanske, vesteurasiske, øst- og sydasiatiske, indianere ( indianere )) [11] .
DNA-analysemetoden bruges i retsmedicinsk praksis i USA , Canada , Storbritannien , Japan , Kina , Malaysia , Singapore , Thailand , Chile , Columbia , New Zealand , Rusland og andre lande [20] , nogle lande har oprettet omfattende databaser over DNA-profiler .
Den største DNA-databank i verden er UK National Database "NDNAD", som blev etableret i 1995 og indeholdt omkring 3,1 millioner prøver i 2005, og 5,7 millioner i 2015. Den gemmer information om DNA'et fra ikke kun dømte, men også mistænkte. Ifølge britiske kriminologer opklares op til 2.000 forbrydelser hver uge, for hvilke genetisk materiale blev beslaglagt fra stedet . Denne type undersøgelse gjorde det muligt at øge opdagelsen af sådanne typer forbrydelser som indbrud , røverier , biltyverier - kun 90% af sagerne opklaret. Siden 1998 har spørgsmålet om indførelse af genpas for hele befolkningen været diskuteret.
USA National Genetic Information Database[ klargør ] Etableret i 1998. I 2002 var mere end 800 tusinde genotyper lagret i den. Personer, der er dømt for alvorlige og især grove forbrydelser, skal registreres. Mere end 10 millioner profiler blev gemt i databasen National DNA Index (NDIS, del af CODIS ).
Databasen for Island indeholder genotyperne for hele landets befolkning (ca. 300 tusinde mennesker).
I Rusland vedtog statsdumaen den 3. december 2008 den føderale lov "om statsgenomisk registrering i den russiske føderation" [21] . I henhold til denne lov blev der oprettet en føderal DNA-database, der indeholder oplysninger om dem, der er dømt for alvorlige og især alvorlige forbrydelser, for forbrydelser mod seksuel integritet , samt om uidentificerede lig og biologiske spor beslaglagt fra gerningssteder. Databaseoperatøren er Ruslands indenrigsministerium .