Geneettinen sormenjälki eli DNA-sormenjälki on tieteellisten menetelmien järjestelmä yksilöiden ( organismien ) biologiseen tunnistamiseen, joka perustuu kunkin elävän olennon DNA - nukleotidisekvenssin ainutlaatuisuuteen , eräänlainen " geneettinen jälki", joka säilyy yksilöllisenä ja muuttumattomana koko elämän ajan. yksilön (organismin) elämä [1] [2] .
Menetelmän löysi 10. syyskuuta 1984 brittiläinen geneetikko Alec Jeffreys [1] . Sitä käytetään kaikkialla maailmassa pääasiassa oikeuslääketieteessä suoritettaessa oikeuslääketieteellisiä tutkimuksia erilaisten rikosten ratkaisemiseksi sekä sukulaisuuden määrittämiseksi ja monien muiden henkilöiden tunnistamiseen liittyvien ongelmien ratkaisemiseksi [3] .
Nykyään DNA-sormenjälkiä tehdään jopa kannettavissa laboratorioissa, ja kymmenet yritykset maailmassa valmistavat laitteita ihmisen genomiseen tunnistamiseen [4] .
Menetelmä henkilön (yksilön tai organismin ) DNA:n tunnistamiseksi analogisesti sormenjälkitunnistusmenetelmän kanssa , kuten monet muutkin suuret löydöt, syntyi sattumalta - toisen tutkimuksen sivutuotteena [1] [5] .
10. syyskuuta 1984 brittiläinen geneetikko Alec Jeffries , tutkiessaan yhtä uusista menetelmistä kromosomaalisten DNA:n geneettisten poikkeavuuksien jäljittämiseksi Leicesterin yliopiston laboratoriossa , tutki DNA:n röntgensäteitä ja huomasi yhtäkkiä, että DNA-ketjut. eri ihmisillä on ainutlaatuiset nukleotidisekvenssit .
Analysoidessaan myoglobiinia koodaavaa DNA:ta tiedemies löysi geelistä (eli gelatiinimatriisista, jossa DNA-fragmentit liikkuvat sähkökentässä niiden koosta riippuen) paljon minisatelliitteja . Se näytti oudolta, vaikka suurin osa geeneistä sisältää "roska"-DNA-fragmentteja, joita ei oteta huomioon luettaessa RNA:ta, geneettisen tiedon kantajaa DNA:sta proteiinisynteesikohtaan. Tarkemmin tarkasteltuna hän tajusi, että eri ihmisten DNA-näytteet sisältävät hyvin erilaisia minisatelliittien sekvenssejä toisistaan. Jeffries ymmärsi heti mitä se tarkoitti. Tietyn henkilön DNA-sekvenssit muodostavat hänen DNA-profiilinsa tai "geneettisen passin", jota voidaan käyttää yksilön erehtymättömään tunnistamiseen. Hänen löytämänsä DNA-osat eivät koskaan toistu [6] .
Heti kun Jeffreys julkaisi tutkimuksensa tulokset, Ison-Britannian sisäministeriön tutkijat ottivat häneen välittömästi yhteyttä : löydössä he näkivät luotettavan tavan tarkistaa, puhuvatko maahanmuuttajat , jotka väittävät olevansa läheistä sukua Britannian kansalaiselle, totta [6] .
Ensimmäinen rikosasia, jossa käytettiin geneettistä testausta, oli kahden tytön raiskaus ja murha marraskuussa 1983 ja heinäkuussa 1986. Uusi menetelmä auttoi ensin vahvistamaan pidätetyn Richard Bucklandin syyttömyyden ja sitten paljastamaan todellisen tappajan - Colin Pitchforkin [6] .
Tätä löytöä alettiin tietysti ensin käyttää oikeuslääketieteessä oikeuslääketieteellisten tarkastusten aikana todistamaan epäiltyjen osallisuuden tai päinvastoin epäiltyjen osallisuuden puuttuminen rikoksiin, joista heitä syytettiin. Perinteiseen sormenjälkien ottamiseen - henkilön henkilöllisyyden määrittämiseen sormenjälkien perusteella - lisättiin geneettinen ( genominen ) sormenjälki eli persoonallisuuden määrittäminen:
eli mille tahansa biologiselle esineelle, jonka määrä on hyvin pieni. Itse asiassa missä tahansa ihmisen biomateriaalissa on DNA:ta. Ja kuten Alec Jeffreys totesi, ihmiset voidaan tunnistaa sen piirteistä [3] . Rikostutkinta on alkanut vertailla epäiltyjen DNA:ta DNA:han, joka on saatu rikospaikalta löydetyistä hiuksista, ruumiinnesteistä ja ihonäytteistä.
Myöhemmin Alec Jeffreysin löytämää DNA-sormenjälkien tekniikkaa alettiin käyttää kaikkialla sukulaisuuden luomiseen ja monien muiden henkilöiden tunnistamiseen liittyvien tehtävien ratkaisemiseen.
Tällä hetkellä DNA-tyypitys on yksi tehokkaimmista ja laajimmin käytetyistä bioteknologisista tekniikoista. Sitä käytetään havaitsemaan pienimmätkin erot DNA-näytteiden koostumuksessa, mukaan lukien luovuttajan ja vastaanottajan yhteensopivuuden määrittäminen elin- ja kudossiirron aikana , tiettyjen mikro -organismien tunnistaminen , tarvittavien geenien jäljittäminen kasvinjalostusprosessissa , isyys , ihmisjäännösten tunnistaminen (esimerkiksi tuntemattomien kuolleiden sotilaiden tai katastrofien uhrien persoonallisuuksien määrittäminen), eläinten lisääntymisen säätely eläintarhoissa, nopea diagnosointi korkealla tarkkuudella sairauksien, kuten HIV-infektion ja klamydian , geenien tunnistaminen jotka määrittävät yksilön alttiuden erilaisille syöpämuodoille ja muille sairauksille [2] .
Pelkästään vuonna 2008 (eli vuoden sisällä) tällä DNA-tunnistusjärjestelmällä ratkaistiin maailmanlaajuisesti 17 614 rikosta, mukaan lukien 83 murhaa ja 184 raiskausta [5] .
Huolimatta siitä, että 99,9 % ihmisen DNA-sekvensseistä on koostumukseltaan identtisiä, eri ihmisten DNA on melko yksilöllinen [7] . DNA-profilointi analysoi toistuvien elementtien lukumäärän valitulla genomin alueella. Toistuvaa elementtiä kutsutaan tandemtoistoksi ja sen lukumäärä on muuttuva. Mitä enemmän genomin osia (tai lokuksia ) analysoidaan DNA-profiilia laadittaessa, sitä tarkempi persoonallisuuden tunnistaminen on. Tällä hetkellä DNA-profiilin laatimiseen tarvittavien lokusten määrä on 16 tai enemmän [8] .
Henkilön DNA-profiilin kokoamista (DNA-profilointia) ei pidä sekoittaa genomin täydelliseen dekoodaukseen .
DNA-profilointiprosessi alkaa yksilön DNA-näytteen (jota kutsutaan yleisesti "kontrollinäytteeksi") valmistelulla. Suosituin menetelmä vertailunäytteen ottamiseksi on bukkaalisen (poski) vanupuikko, koska tämä menetelmä vähentää kontaminaation todennäköisyyttä. Jos tämä ei ole mahdollista (esimerkiksi jos tällainen menettely edellyttää tuomioistuimen päätöstä, jota ei ole saatavilla), voidaan käyttää muita menetelmiä verinäytteiden, syljen, siemennesteen tai muiden sopivien nesteiden tai kudosten keräämiseen henkilökohtaisista esineistä (esim. esimerkiksi hammasharjasta, partakoneesta jne.). Näytteitä varastotiloista (esim. siittiöpankista tai kudosbiopsiavarastosta ) voidaan käyttää. Biologisten sukulaisten verestä otetut näytteet voivat toimia yksilön profiilin indikaattorina, samoin kuin aiemmin profiloidut ihmisjäännökset.
Kontrollinäyte analysoidaan sitten yksilön DNA-profiilin luomiseksi käyttämällä jotakin alla kuvatuista menetelmistä. Kun DNA-profiili on analysoitu, sitä voidaan verrata toiseen näytteeseen sen määrittämiseksi, onko olemassa geneettistä samankaltaisuutta.
Samanaikaisesti DNA-näytteiden vertailu varsinkin rikostutkinnassa ei välttämättä ole riittävän objektiivista, varsinkaan kun asiantuntijat saavat lisätietoa epäillyistä. [9] [10]
Ensimmäiset DNA-profilointiin käytetyt geneettiset analyysimenetelmät olivat restriktioendonukleaasin tunnistus , jota seurasi Southern blot -analyysi . Vaikka polymorfismia voi esiintyä restriktioendonukleaasin katkaisukohdissa , entsyymejä ja DNA-koettimia käytetään yleisimmin tandem-toistolokusten analysointiin. Southern-blottaus on kuitenkin työvoimavaltaista ja vaatii suuren määrän DNA-näytteitä. Lisäksi Karl Brownin alkuperäinen tekniikka monien minisatelliittilokusten tarkastelussa samanaikaisesti lisää havaittua vaihtelua, mikä tekee yksittäisten alleelien erottamisen vaikeaksi ja sulkee siten pois tämän menetelmän isyystestauksessa. Nämä varhaiset menetelmät on korvattu PCR-menetelmillä.
Polymeraasiketjureaktio (PCR) -tekniikan keksimisen myötä DNA-profilointi on ottanut valtavan edistysaskeleen sekä erottelukyvyn että kyvyn saada talteen tietoa erittäin pienistä (tai hajonneista) näytteistä. PCR mahdollistaa DNA-osan moninkertaistamisen käyttämällä oligonukleotidialukkeita ja lämpöstabiileja DNA-polymeraaseja . Ensimmäiset analyysimenetelmät, kuten pisteblottaus , olivat erittäin suosittuja yksinkertaisuutensa ja tulosten nopeuden vuoksi. Niillä ei kuitenkaan ollut samaa resoluutiota kuin RFLP-menetelmällä. Lisäksi on ollut vaikeaa määrittää DNA-profiileja näytteiden seoksesta, kuten seksuaalisen väkivallan uhrien emättimen vanupuikoista.
Onneksi PCR-menetelmää on helppo soveltaa tandem-toistolokusten analysointiin. Yhdysvalloissa FBI on standardoinut 13 tandemtoiston sarjan DNA-profilointia varten, ja se on myös perustanut yhdistetyn DNA-tietokannan, CODIS-järjestelmän (Combined DNA Index System), rikosasioiden rikosteknistä tunnistamista varten. Vastaavia analyyseja ja tietokantoja on luotu muissa maissa. Lisäksi on kehitetty työkalupakkeja, jotka mahdollistavat yksittäisen nukleotidin polymorfismien (SNP) analysoinnin.
Tällä hetkellä käytössä oleva DNA-profilointimenetelmä perustuu PCR-menetelmään ja käyttää lyhyttä tandemtoistoa (SRT). Tämä menetelmä analysoi erittäin polymorfisia alueita, joilla on lyhyet toistuvat DNA-sekvenssit (yleisin on 4 emästoistoa, mutta löytyy myös muita toistopituuksia, mukaan lukien 3 ja 5 emäsparia). Koska eri ihmisillä on eri määrä toistoja, näitä DNA-alueita voidaan käyttää yksilöiden erottamiseen. Spesifiset oligonukleotidialukkeet valitaan CTP:tä sisältäville genomialueille , sitten vastaavat DNA-fragmentit monistetaan käyttämällä PCR:ää. Sitten nämä DNA-fragmentit erotetaan ja tunnistetaan elektroforeesilla . On olemassa kaksi yleistä erotus- ja tunnistusmenetelmää: kapillaarielektroforeesi (CE) ja geelielektroforeesi.
Voimakkaasti hajoaville bionäytteille ei joskus ole mahdollista saada riittävästi tuman DNA:ta. Tällaisissa tilanteissa mitokondrio-DNA (mtDNA) analysoidaan, koska solussa on monia kopioita mtDNA:sta, kun taas tuman DNA:ta voi olla enintään 1-2 kopiota . Mitokondrioanalyysi on hyödyllinen apuväline tunnistamisessa esimerkiksi kadonneissa tapauksissa, joissa on vain äidinomaisia sukulaisia. Mitokondrio-DNA:ta voidaan saada biomateriaaleista, kuten hiuksista (juurineen), vanhoista luista tai hampaista.
Tätä menetelmää käytettiin erityisesti sen toteamiseen, että yksi maailman kuuluisimmista huijareista, Anna Anderson , ei itse asiassa ollut Venäjän suurherttuatar Anastasia Nikolaevna Romanova , jota hän väitti olevansa .
On suhteellisen helppoa saada DNA:ta tuoreesta veri-, sylki- ja siemennestenäytteestä , mutta on erittäin vaikeaa saada DNA:ta esineistä, joita henkilö on juuri koskenut. Ennen vuotta 2000 ei ollut mahdollista profiloida DNA:ta pienistä biomateriaalinäytteistä. Mutta nykyään DNA-profiili voidaan luoda vain 50 pikogrammasta DNA:ta (määrä, joka löytyy noin 8 ihmissolusta). Sellaista jälkiä ei voi nähdä paljaalla silmällä. On syytä muistaa, että jos analysoitavan aineiston määrä on liian pieni, se voidaan sekoittaa tausta-DNA:han (joka esiintyi ennen rikosta eikä liity siihen) tai toisen henkilön (esimerkiksi uhrin) DNA:han.
DNA-testin avulla voit määrittää henkilön sukupuolen. Hänen silmiensä ja hiustensa värin määrittäminen DNA:lla on vaikeampaa, eikä muutakaan tietoa hänestä (esim. pituutta) voida määrittää DNA:lla. DNA-asiantuntemuksen avulla voidaan myös luotettavasti määrittää, kuuluuko jäljen jättänyt keskeisiin mannerryhmiin (afrikkalainen, länsi-euraasialainen, itä- ja eteläaasialainen, intiaani ( intiaani )) [11] .
DNA-analyysimenetelmää käytetään oikeuslääketieteellisessä käytännössä USA :ssa , Kanadassa , Isossa-Britanniassa , Japanissa , Kiinassa , Malesiassa , Singaporessa , Thaimaassa , Chilessä , Kolumbiassa , Uudessa-Seelannissa , Venäjällä ja muissa maissa [20] , joistakin maista on luotu laajoja tietokantoja DNA-profiilit .
Maailman suurin DNA-tietopankki on Ison-Britannian kansallinen tietokanta "NDNAD", joka perustettiin vuonna 1995 ja sisälsi noin 3,1 miljoonaa näytettä vuoteen 2005 mennessä ja 5,7 miljoonaa vuonna 2015. Se tallentaa tietoa vankien DNA:sta. epäiltyjä. Brittiläisten kriminologien mukaan joka viikko selvitetään jopa 2 000 rikosta, joita varten paikalta takavarikoitiin geneettistä materiaalia . Tämäntyyppiset tutkimukset lisäsivät merkittävästi sellaisten rikosten havaitsemista , kuten murrot , ryöstöt , autovarkaudet - vain 90 % tapauksista ratkaistiin. Vuodesta 1998 lähtien on keskusteltu koko väestön geenipassisoinnin käyttöönotosta.
Yhdysvaltain kansallinen geneettisen tiedon tietokanta[ selventää ] Perustettu vuonna 1998. Vuoteen 2002 mennessä siihen oli tallennettu yli 800 tuhatta genotyyppiä. Vakavista ja erityisesti vakavista rikoksista tuomitut on rekisteröitävä. Kansalliseen DNA-indeksiin (NDIS, osa CODIS ) on tallennettu yli 10 miljoonaa profiilia .
Islannin tietokanta sisältää koko maan väestön (noin 300 tuhatta ihmistä) genotyypit.
Venäjällä valtionduuma hyväksyi 3. joulukuuta 2008 liittovaltion lain valtion genomirekisteröinnista Venäjän federaatiossa [21] . Tämän lain nojalla luotiin liittovaltion DNA-tietokanta, joka sisältää tiedot vakavista ja erityisen vakavista rikoksista tuomituista, seksuaalista koskemattomuutta vastaan tehdyistä rikoksista sekä rikospaikalta takavarikoiduista tunnistamattomista ruumiista ja biologisista jälkistä. Tietokannan ylläpitäjä on Venäjän sisäasiainministeriö .