Genetika ir kriminalistika

Brain

Expert Pharmacologist
Joined
Jul 6, 2021
Messages
257
Reaction score
279
Points
63
3JyXNTjW1G


Genetinės technologijos, įsiveržusios į žmogaus gyvenimą praėjusio amžiaus pabaigoje, taip pakeitė mūsų pasaulį, kad jis jau neįsivaizduojamas be jų. Šios technologijos spėjo įsiskverbti ir į kriminalistiką; jau kelis dešimtmečius genetinis identifikavimas naudojamas kaip greitas ir palyginti pigus metodas, leidžiantis surasti nusikaltėlius ir išaiškinti jų veikas neišeinant iš laboratorijos. Kadangi pagal išsilavinimą esu farmakologas, labai domiuosi genetika ir noriai studijuoju šią sritį įvairiais aspektais. Šioje publikacijoje supažindinsiu jus su klasikiniais genetiniais metodais kriminalistikos srityje.

Šiek tiek istorijos, arba kaip tai susiję su riteriais?
Prieš 150 metų Johannesas Friedrichas Miescheris atrado nukleorūgštis - sąvoką, kuri galiausiai apvertė pasaulį aukštyn kojomis [1]. XX a. viduryje tapo aišku, kad DNR ir RNR yra paveldimosios informacijos nešėjos; tada buvo aprašyta jų struktūra, o kiek vėliau atsirado daugybė metodų, kurie leido šias molekules "pjaustyti" in vitro naudojant ląstelių fermentus - restriktazes [2]; amplifikuoti jas naudojant PGR [3]; ir net perskaityti konkrečių genų ir genomų seką taikant daugybę sekoskaitos metodų [4].

Iš pradžių darbas su genetine medžiaga buvo atliekamas tiesiog "virtuvėje" ir ne visada galėjo būti atkurtas net gretimoje mokslinėje laboratorijoje. Tačiau bėgo laikas, keitėsi metodai, o metodai buvo standartizuoti tiek, kad pamažu buvo pradėti taikyti taikomuosiuose tyrimuose ir net biotechnologinėje gamyboje.


UTWIf3xCtj


1984 m. mokslo bendruomenę sujaudino žinia, kad mokslininkams pavyko išskirti ir perskaityti išnykusio ir tik muziejų kolekcijose išlikusio Burchell zebro DNR fragmentą [5]. Po metų švedų genetikas Svantė Pääbo (Svante Pääbo), pirmasis išanalizavęs Egipto mumijų genetinę medžiagą, patvirtino, kad muziejinę ir archeologinę medžiagą galima panaudoti fundamentiniams moksliniams tyrimams. Po metų paaiškėjo, kad jo analizuoti mėginiai buvo užteršti šiuolaikine genetine medžiaga [6], tačiau sekoskaitos metodų plėtra vis dėlto leido dirbti net su minimaliais prastai išlikusios DNR kiekiais.

Naujais genetinės medžiagos analizės metodais susidomėjo ir kriminalistai. Faktas tas, kad tuo metu įprasti klasikinės daktiloskopijos ir kraujo grupių analizės metodai turėjo savo trūkumų, o kai kuriais atvejais jie nepasiteisino.

1984 m. britų mokslininkas seras Alekas Džonas Džefrisas (ser Alec John Jeffreys, 3 pav.) sukūrė ir pristatė asmens identifikavimo pagal jo genetinę medžiagą metodą. Vėliau šis metodas buvo pavadintas DNR identifikavimu ir pelnė viso pasaulio kriminologų meilę ir pagarbą. Už savo darbą Džefrisas buvo įšventintas į riterius.

IgqLZif8WV


DNR daktiloskopija: privalumai ir trūkumai
Nusikaltimų vietose gautų biologinių mėginių genetinė analizė labai palengvino tyrėjų darbą. Dabar jie turi patikimą priemonę, padedančią nustatyti nusikaltėlio ar aukos tapatybę, gauti neginčijamų įrodymų ir išaiškinti nusikaltimus.

Pagrindiniai genetinės daktiloskopijos privalumai yra galimybė dirbti net su nedideliais biologinės medžiagos kiekiais ir didelis tikslumas, leidžiantis identifikuoti asmenį - jei laikomasi visų analizei keliamų reikalavimų, jos patikimumas viršija 99 %. Šis metodas tapo vienu svarbiausių tiriant nusikaltimus [7].

Svarbu pažymėti, kad klasikiniai DNR daktiloskopijos metodai neleidžia identifikuoti identiškų dvynių, kurių genetinis profilis yra vienodas, nes jie susidaro iš to paties apvaisinto kiaušinėlio.

DNR analizei atlikti pirmiausia reikia pačios DnA, tačiau toli gražu ne visada įmanoma išgauti kokybišką genetinę medžiagą iš biologinių mėginių, kurie buvo veikiami cheminių ir terminių veiksnių. Patekusi į aplinką, ši molekulė įsitraukia į chemines reakcijas, yra sunaikinama (fragmentuojama) ir modifikuojama, nors esant palankioms sąlygoms gali išlikti tūkstančius metų [8].

B8W3ZEgtix


Yra žinoma, kad seniausia žmogaus protėvių genetinė medžiaga buvo išgauta iš mūsų giminaičių humanoidų, gyvenusių Pirėnų pusiasalio teritorijoje (Sierra de Atapuerca) maždaug prieš 430 tūkst. metų, kaulų liekanų [9]. Specifinis kai kurių urvų mikroklimatas, pasižymintis mažomis drėgmės ir temperatūros reikšmėmis, gerokai pailgina genetinės medžiagos gyvavimo trukmę. Tačiau nusikaltimo vietoje rastuose mėginiuose DNR dažnai būna minimalus kiekis ir, kaip ir archeologiniuose mėginiuose, smarkiai suiręs.

Europoje ir Jungtinėse Amerikos Valstijose atkreipiamas dėmesys į dar vieną genetinių pirštų atspaudų nustatymo trūkumą, susijusį su kišimusi į asmens privatumą ir privatumo pažeidimu.

Žmogaus teisių gynėjai baiminasi, kad nusikaltėlių ir įtariamųjų nusikaltimais genetinė informacija gali patekti į trečiųjų šalių rankas ir vėliau būti netinkamai panaudota [10]. Pavyzdžiui, jau yra žinomi atvejai, kai Kinijos Sindziango provincijoje genetinė informacija buvo naudojama musulmonų mažumoms kontroliuoti.

JAV taip pat planuoja sistemingai rinkti federalinėje priežiūroje esančių imigrantų DNR profilius [11]. Akivaizdu, kad žmogaus teisių gynėjų nuogąstavimai nėra nepagrįsti ir turi realų pagrindą.

AAhZNjBY7l


Kaip tai veikia
DNR daktiloskopijos metodai grindžiami žmogaus genetiniu kintamumu. Dėl nukleotidų pakeitimų DNR (priklausomai nuo dažnio populiacijoje jie dar vadinami DNR polimorfizmais arba mutacijomis) mes individualiai skiriamės. Ir šie skirtumai aptinkami tiek branduolio, tiek mitochondrijų genomuose - mažose apskritiminėse DNR molekulėse, reguliuojančiose mitochondrijų, ląstelių energijos "fabrikų", veikimą.

Reikėtų pažymėti, kad DNR polimorfizmų galima rasti kiekvieno iš mūsų genome - jie tampa mūsų unikaliu DNR brūkšniniu kodu. Kai kurie iš jų gali sukelti sunkias ligas [12], tačiau daugeliu atvejų jie neturi jokios įtakos mūsų gyvybinėms funkcijoms.


C8aIecOBnT


Šiuolaikiniai DNR daktiloskopijos metodai naudoja įvairius genetinius variantus įvairiose genomo srityse. Pavyzdžiui, tandeminių pasikartojimų - trumpų pasikartojančių genomo sekų, kurių skaičius dviejuose atsitiktinai paimtuose asmenyse skiriasi [13], -analizė leidžia atlikti aiškų tėvystės testą arba rasti papildomų įrodymų prieš įtariamąjį nusikaltimu.

Y chromosominės DNR žymenys gali būti naudojami asmens lyčiai nustatyti. Genetiniai žymenys suteikia informacijos apie asmens giminaičių etninę kilmę, akių ar plaukų spalvą.

Be to, epigenetinė informacija (pvz., DNR metilinimas) leidžia įvertinti atskirų ląstelių, audinių ir viso organizmo biologinį amžių [
14]. Šiame straipsnyje plačiau papasakosiu apie minėtus genetinės analizės metodus. O epigenetinių metodų naudojimas vaistų versle bus kitos mano publikacijos tema.

DNR surinkimas ir išskyrimas iš biologinės medžiagos
DNR išskyrimas ir analizė iš kriminalistinių mėginių iš pirmo žvilgsnio prilygsta menui. Kartais neįmanoma įsivaizduoti, kad keli kraujo lašai ar odos gabalėlis po aukos nagais gali tapti svarbiausiu įrodymu tiriant nusikaltimą.

Iš tiesų nusikaltimo vietos teismo medicinos specialistų veiksmai yra tiksliai sureguliuoti ir atliekami pagal vieną scenarijų, kurio vienas iš pagrindinių tikslų - surasti biologinę medžiagą, tinkamą DNR išskyrimui. Šiam tikslui gali būti naudojami bet kokie biologiniai audiniai ir žmogaus išskyros
.
  • Kaulų liekanos
  • Dantys
  • Plaukų folikulai
  • Kraujas
  • Epitelio ląstelės
  • Prakaitas
  • Seilės
  • Spermos mėginiai
  • ekskrementai ir kt.
Biomedžiaga įrodymų sandėlyje gali išlikti dešimtmečius. Dažnai tyrėjas tyrimui paima tik dalį medžiagos - tiek, kiek reikia DNR išskyrimui. Pavyzdžiui, jei ant peilio yra kraujo pėdsakų, ekspertas nenuplauna viso kraujo, o atlieka nedidelį nuplovimą prieš pat DNR išskyrimą. Taip ant peilio lieka pėdsakų, kuriuos galima panaudoti atliekant pakartotinę ekspertizę po kelių dešimtmečių.

RmkyY146i3
Ląstelės branduolyje DNR glaudžiai liečiasi su daugybe organinių molekulių, būtinų efektyviam jos funkcionavimui. Tačiau genetinei analizei atlikti iš tiriamojo mėginio reikia pašalinti angliavandenius, lipidus ir baltymus, o tai gali sumažinti naudojamų metodų efektyvumą ir atitinkamai paveikti nusikaltimų tirpumą.

DNR ekstrakcija užtrunka nedaug laiko, nes yra įvairių komercinių rinkinių ir sistemų, specialiai skirtų nukleino rūgščių ekstrakcijai (pvz., "Thermo Fisher Scientific" DNR ekstrakcijos sistema "AutoMate Express"). Be to, dideliuose kriminalistikos centruose, kuriuose per dieną atliekama tūkstančiai analizių, šis procesas yra visiškai automatizuotas ir atliekamas dalyvaujant robotams, prižiūrint operatoriui.

Beje, robotizuotos sistemos plačiai naudojamos ne tik kriminalistikos laboratorijose, bet ir daugelyje medicinos ir biotechnologijų centrų, nes leidžia pagreitinti procesą, sumažinti darbo sąnaudas ir gerokai sumažinti klaidų tikimybę.

Po ekstrakcijos DNR ištirpinama specialiame mišinyje, kuriame prireikus gali būti saugoma daugelį metų (-20 °C arba -80 °C temperatūroje).

Genetinė analizė

Iškart po DnA ekstrakcijos specialistui iškyla klausimas dėl tolesnių jos analizės būdų. Nuo tada, kai DNR identifikavimas pradėtas taikyti kriminalistikoje, molekulinės biologijos metodai taip pasikeitė, kad yra keletas galimų variantų. Mūsų tolesniame pasakojime bus aptarti įvairūs DNR analizės būdai, kuriuos savo praktikoje taiko teismo medicinos ekspertai.

Restrikcijos fragmento ilgio polimorfizmas (RFLP analizė)
RFLP analizė istoriškai yra vienas pirmųjų DNR identifikavimo metodų. Ji pagrįsta specialių ląstelinių fermentų, restriktazių, naudojimu. Restrikcijos fermentai gali atpažinti tam tikras vietas nukleino rūgšties molekulėje ir per tas vietas ją perpjauti. Iki šiol aprašyta keli tūkstančiai tokių fermentų. Restrikcijos fermentais perpjovus DnA molekulę, gautų fragmentų ilgiai įvertinami naudojant elektroforezę gelyje (9 pav.).
HO9DAMdakN

Kadangi visiškai identiškų žmogaus genomų nėra (išskyrus identiškus dvynius), gautų DNR fragmentų ilgio profilių skirtumai arba panašumai gali būti geras asmens identifikavimo ir giminystės nustatymo žymuo.

Tačiau šis metodas susijęs su DNR fragmentacija, todėl yra jautrus pradinės genetinės medžiagos kokybei ir kiekiui. Štai kodėl RFLP analizė šiuo metu praktiškai nenaudojama - priešingai nei kiti metodai, kurie bus aptarti toliau.

Tandeminių pasikartojimų skaičiaus genome analizė
Tandeminiai pasikartojimai - tai tos pačios trumpos DnA sekos kopijos, pasikartojančios viena po kitos [15]. Pakartojimai, kurie domina kriminalistikos mokslininkus, apima lokusus su skirtingu tandeminių pasikartojimų skaičiumi (VNTR) ir trumpuosius tandeminius pasikartojimus (STR). Jie dar vadinami atitinkamai minisatelitais ir mikrosatelitais.

. Šio metodo esmė - PGR amplifikacija DNR fragmentų, kuriuose yra šių trumpų pasikartojančių sekų, kurių ilgis skiriasi dviejuose atsitiktinai paimtuose asmenyse. Po amplifikacijos gautų fragmentų ilgis įvertinamas naudojant elektroforezę geliu arba kapiliarinę elektroforezę.

Šiam tikslui galima naudoti "Termo Fisher Scientific" kompanijos "Quantifiler DNA Quantification Kit" ir "QuantStudio" sistemą. QuantStudio yra kompaktiškas stalinis prietaisas, turintis daugybę funkcijų.

Kaip ir ankstesnio metodo atveju, pagrindinis STR tyrimo identifikavimo veiksnys yra gautų fragmentų ilgis, kuris yra unikalus kiekvienam asmeniui ir priklauso nuo pasikartojimų skaičiaus analizuojamoje vietoje. STR analizė pasižymi dideliu tikslumu ir greičiu bei nedidele kaina. Svarbi analizės sąlyga yra genetinės medžiagos kokybė.

5JVMoCgn4A


STR analizė praktinėje kriminalistikoje atsirado beveik prieš dvidešimt metų, tačiau iki šiol išlieka pagrindiniu asmenų identifikavimo metodu. Įtariamųjų ir nusikaltėlių DNR analizės rezultatus - genetinius profilius - kriminalistai įveda į specialias duomenų bazes.

Todėl nusikaltimo vietoje radus biologinių pėdsakų, iš kurių galima išskirti DNR, tapo įmanoma identifikuoti visus asmenis, kurie jau yra patekę į teisėsaugos institucijų akiratį. Tie patys žymenys naudojami ieškant dingusių asmenų ir nustatant tėvystę.


QMUqjeAbnK

Paprastai individams identifikuoti skirtose sistemose vienu metu galima analizuoti kelis genomo lokusus (10-24), įskaitant amelogenino baltymo geną, pagal kurį nustatoma lytis. Amelogenino genas randamas ir X, ir Y chromosomoje, tačiau skiriasi savo dydžiu, todėl galima nustatyti asmens lytį.

Naudojant didelio našumo sekoskaitos technologijas, kriminalistika gavo veiksmingą priemonę, kuri atvėrė naujas galimybes vienu metu analizuoti kelias branduolinio ir mitochondrinio genomo vietas (lokusus).

Svarbus šių metodų privalumas - galimybė atskirti net identiškus dvynius (pagal somatines mutacijas), ko neįmanoma padaryti atliekant RFLP ar STR analizę.

Antroje šio leidinio dalyje bus aprašyta, kaip pirmiau aprašytus metodus galima naudoti narkotikų laboratorijoms ir narkotikų prekeiviams nustatyti ir kaip galima suklaidinti kriminalistus valant pėdsakus.

Skaitykite II DALĮ
 

Osmosis Vanderwaal

Moderator in US section
Resident
Joined
Jan 15, 2023
Messages
1,417
Solutions
4
Reaction score
968
Points
113
Deals
1
Taip DNR sekos nustatymas apvertė visas mokslo sritis aukštyn kojomis. Tokios vietos kaip "23&me" ir "Ancestory". Com" turi didžiules duomenų bazes, ir jei jose yra jūsų antros eilės pusbrolis, jie žino, kas jūs esate, jei kažkur randa jūsų DNR. Šiuo metu vyriausybės pareigūnai sako, kad jie tuo nepiktnaudžiauja, bet kodėl jie neturėtų piktnaudžiauti?
 

Brain

Expert Pharmacologist
Joined
Jul 6, 2021
Messages
257
Reaction score
279
Points
63
Kai kuriems žmonėms tai tik labai įdomus žaidimas su iš anksto numatyta pabaiga :D:D
 
Top