A genetikai ujjlenyomatvétel vagy a DNS-ujjlenyomatvétel az egyedek ( szervezetek ) biológiai azonosítására szolgáló tudományos módszerek rendszere, amely az egyes élőlények DNS- nukleotidszekvenciájának egyediségén alapul , egyfajta „ genetikai lenyomat”, amely egyéni és változatlan marad az egész élőlényben. az egyed (organizmus) élete [1] [2] .
A módszert 1984. szeptember 10- én Alec Jeffreys brit genetikus fedezte fel [1] . Világszerte elsősorban a törvényszéki tudományban használják, amikor igazságügyi szakértői vizsgálatokat végeznek különféle bűncselekmények megoldására, valamint rokonsági kapcsolatok megállapítására és sok más, személyazonosítással kapcsolatos probléma megoldására [3] .
Manapság a DNS-ujjlenyomat-vételt még hordozható laboratóriumokban is végzik, és a világon több tucat vállalkozás gyárt egy személy genomikus azonosítására szolgáló berendezést [4] .
A személy (egyén vagy szervezet ) DNS -azonosításának módszere, az ujjlenyomat-azonosító módszerrel analóg módon , sok más nagy felfedezéshez hasonlóan véletlenül született - egy másik tanulmány melléktermékeként [1] [5] .
1984. szeptember 10-én Alec Jeffries brit genetikus a kromoszómális DNS genetikai rendellenességeinek nyomon követésére szolgáló egyik új módszer tanulmányozása közben a Leicesteri Egyetem laboratóriumában megvizsgálta a DNS röntgensugarait , és hirtelen felfedezte, hogy a DNS-láncok. különböző emberek egyedi nukleotid szekvenciákkal rendelkeznek .
A mioglobint kódoló DNS elemzése során a tudós a gélben (vagyis a zselatin mátrixban, ahol a DNS-fragmensek méretüktől függő sebességgel mozognak elektromos térben) rengeteg miniműholdat talált . Furcsán nézett ki, annak ellenére, hogy a legtöbb gén olyan "szemét" DNS-fragmentumot tartalmaz, amelyet nem vesznek figyelembe az olvasás során, az RNS, a genetikai információ hordozója a DNS-ből a fehérjeszintézis helyére. Közelebbről megvizsgálva rájött, hogy a különböző emberektől származó DNS-minták egymástól nagyon eltérő miniszatellit-szekvenciákat tartalmaznak. Jeffries azonnal megértette, hogy ez mit jelent. Egy adott személy DNS-szekvenciái alkotják a DNS-profilját vagy "genetikai útlevelét", amely felhasználható az egyén összetéveszthetetlen azonosítására. Az általa felfedezett DNS-szakaszok soha nem ismétlődnek [6] .
Amint Jeffreys közzétette tanulmánya eredményeit, a brit belügyminisztérium tudósai azonnal felvették vele a kapcsolatot : a felfedezésben megbízható módszert láttak annak ellenőrzésére, hogy igazat mondanak-e azok a bevándorlók , akik azt állítják, hogy közeli rokonai vannak egy brit állampolgárral [6]. .
Az első olyan büntetőügy, amelyben genetikai vizsgálatot alkalmaztak, két lány 1983 novemberében és 1986 júliusában történt megerőszakolása és meggyilkolása volt. Az új módszer először a letartóztatott Richard Buckland ártatlanságának megállapítását, majd az igazi gyilkos - Colin Pitchfork - leleplezését segítette [6] .
Ezt a felfedezést természetesen először a törvényszéki orvosszakértői tudományban kezdték felhasználni az igazságügyi orvosszakértői vizsgálatok során , hogy igazolják a gyanúsítottak részvételét, vagy éppen ellenkezőleg, nem vettek részt azokban a bűncselekményekben, amelyekkel vádolták őket. A hagyományos ujjlenyomatvételhez - a személyazonosságának meghatározásához ujjlenyomat alapján - a genetikai ( genomikus ) ujjlenyomat, azaz a személyiség meghatározása az alábbiakkal egészült ki:
vagyis bármilyen nagyon kis mennyiségű biológiai tárgyra. Valójában minden emberi bioanyagban van DNS. És ahogy Alec Jeffreys megállapította, az emberek a jellemzői alapján azonosíthatók [3] . A bűnügyi nyomozás megkezdődött, és a gyanúsítottak DNS-ét hasonlítják össze a helyszínen talált hajból, testnedvekből és bőrmintákból nyert DNS-sel.
Később az Alec Jeffreys által felfedezett DNS-ujjlenyomat technikát mindenütt alkalmazni kezdték a rokonság megállapítására és sok más személyazonosítással kapcsolatos feladat megoldására.
Jelenleg a DNS tipizálás az egyik legerősebb és legszélesebb körben használt biotechnológiai technika. A DNS-minták összetételének legkisebb eltéréseinek kimutatására szolgál, beleértve a donor és a recipiens kompatibilitásának meghatározását szerv- és szövettranszplantáció során , meghatározott mikroorganizmusok azonosítására, a növénynemesítési folyamatban szükséges gének nyomon követésére , megállapítására . apaság , emberi maradványok azonosítása (például ismeretlen halott katonák vagy katasztrófák áldozatainak személyiségének megállapítása), az állatok szaporodásának szabályozása az állatkertekben, az olyan betegségek gyors diagnosztizálása nagy pontossággal, mint a HIV-fertőzés és a chlamydia , a gének azonosítása amelyek meghatározzák az egyén hajlamát a rák különféle formáira és más betegségekre [2] .
Csak 2008-ban (vagyis egy éven belül) világszerte 17 614 bűncselekményt oldottak meg ezzel a DNS-azonosító rendszerrel, köztük 83 gyilkosságot és 184 nemi erőszakot [5] .
Annak ellenére, hogy az emberi DNS-szekvenciák 99,9%-a azonos összetételű, a különböző emberek DNS-e meglehetősen egyedi [7] . A DNS profilalkotás elemzi az ismétlődő elemek számát a genom egy kiválasztott régiójában. Az ismétlődő elemet tandem ismétlésnek nevezzük , és a száma változó. Minél több genom (vagy lókusz ) szakaszt elemeznek a DNS-profil összeállításakor, annál pontosabb a személyiségazonosítás. Jelenleg a DNS-profil összeállításához szükséges lókuszok száma eléri a 16-ot vagy többet [8] .
Egy személy DNS-profiljának összeállítása (DNS-profilalkotás) nem tévesztendő össze a genomjának teljes dekódolásával .
A DNS-profilalkotási folyamat az egyén DNS-mintájának elkészítésével kezdődik (ezt általában "kontrolmintának" nevezik). A referenciaminta vételének legelőnyösebb módja a bukkális (arc) tampon használata, mivel ez a módszer csökkenti a szennyeződés valószínűségét. Ha ez nem lehetséges (például, ha egy ilyen eljáráshoz bírósági végzés szükséges, ami nem áll rendelkezésre), más módszerek is alkalmazhatók vér-, nyál-, sperma- vagy egyéb megfelelő folyadék- vagy szövetminta vételére személyes tárgyakból (pl. például fogkeféről, borotváról stb.). A tároló létesítményekből (pl. spermabankból vagy szövetbiopsziás tárolóból ) származó minták használhatók. A biológiai rokonok véréből vett minták az egyén profiljának indikátoraként szolgálhatnak, akárcsak a korábban profilált emberi maradványok.
A kontrollmintát az alábbiakban ismertetett módszerek egyikével elemzik, hogy létrehozzák az egyed DNS-profilját. Az elemzést követően a DNS-profil összehasonlítható egy másik mintával annak megállapítására, hogy van-e genetikai hasonlóság.
Ugyanakkor előfordulhat, hogy a DNS-minták összehasonlítása, különösen a bűnügyi nyomozás során, nem elég objektív, különösen akkor, ha a szakértők további információkat kapnak a gyanúsítottakról. [9] [10]
A DNS-profilalkotáshoz használt első genetikai elemzési módszerek a restrikciós endonukleáz felismerés , majd a Southern blot analízis volt . Bár polimorfizmus előfordulhat restrikciós endonukleáz hasítási pozíciókban , a tandem ismétlődő lókuszok elemzésére leggyakrabban enzimeket és DNS-próbákat használnak. A Southern-blot azonban munkaigényes, és nagyszámú DNS-mintát igényel. Ezenkívül Karl Brown eredeti technikája, amellyel sok miniszatellit lókuszt egyszerre figyelt meg, növeli a megfigyelt variabilitást, ami megnehezíti az egyes allélok megkülönböztetését, és így kizárja ezt a módszert az apaság vizsgálatánál. Ezeket a korai módszereket felváltották a PCR-módszerek.
A polimeráz láncreakció (PCR) technika feltalálásával a DNS-profilalkotás óriási előrelépést tett mind a felbontás, mind a nagyon kicsi (vagy leromlott) mintákból származó információk visszanyerésének képessége tekintetében. A PCR lehetővé teszi a DNS egy szakaszának többszörös amplifikációját oligonukleotid primerek és hőstabil DNS polimerázok használatával . Az első elemzési módszerek, mint például a dot blotting , nagyon népszerűek voltak egyszerűségük és az eredmények elérésének sebessége miatt. Ezek felbontása azonban nem azonos az RFLP módszerével. Ezenkívül nehéz volt meghatározni a DNS-profilokat a minták keverékéhez, mint például a szexuális zaklatás áldozataitól származó hüvelyi tampon.
Szerencsére a PCR módszer könnyen adaptálható tandem ismétlődő lókuszok elemzésére. Az Egyesült Államokban az FBI egy 13 tandem ismétlődésből álló sorozatot szabványosított a DNS-profilalkotáshoz, és létrehozott egy kombinált DNS-adatbázist, a Combined DNA Index System-et (CODIS) is a bűnügyek igazságügyi szakértői azonosítására. Hasonló elemzések és adatbázisok más országokban is készültek. Emellett olyan eszközkészleteket fejlesztettek ki, amelyek lehetővé teszik az egynukleotidos polimorfizmusok (SNP-k) elemzését.
A jelenleg használt DNS-profilalkotási módszer a PCR-módszeren alapul, és rövid tandem ismétléseket (SRT) használ. Ez a módszer olyan erősen polimorf régiókat elemez, amelyeknek rövid ismétlődő DNS-szekvenciái vannak (a leggyakoribb a 4 bázisú ismétlődés, de más ismétlődési hosszúságokat is találunk, köztük 3 és 5 bázispárt). Mivel a különböző embereknek különböző számú ismétlődésük van, ezek a DNS-régiók felhasználhatók az egyének megkülönböztetésére. A CTP-t tartalmazó genomrégiókhoz specifikus oligonukleotid primereket választunk ki , majd a megfelelő DNS-fragmenseket PCR-rel amplifikáljuk. Ezeket a DNS-fragmenseket ezután elválasztják és elektroforézis segítségével felismerik . Két általános elválasztási és felismerési módszer létezik: a kapilláris elektroforézis (CE) és a gélelektroforézis.
Erősen lebomlott biológiai minták esetében néha nem lehet elegendő nukleáris DNS-t nyerni. Ilyen helyzetekben a mitokondriális DNS-t (mtDNS) elemzik, mivel a sejtben sok mtDNS-másolat található, míg a nukleáris DNS- ből legfeljebb 1-2 másolat lehet . A mitokondriális elemzés hasznos kiegészítő az azonosításban olyan esetekben, mint például az eltűnt személyek esetében, ahol csak anyai rokonok vannak. A mitokondriális DNS bioanyagokból nyerhető, például hajból (gyökerekkel), régi csontokból vagy fogakból.
Ezt a módszert különösen annak megállapítására használták, hogy a világ egyik leghíresebb szélhámosa, Anna Anderson valójában nem Anasztázia Nyikolajevna Romanova orosz nagyhercegnő volt , akiről azt állította, hogy ő volt .
Viszonylag könnyű DNS-t nyerni friss vér-, nyál- és spermamintából , de nagyon nehéz DNS-t nyerni olyan tárgyakból, amelyeket egy személy éppen megérintett. 2000 előtt nem lehetett DNS-profilt meghatározni bioanyag apró mintáiból. De manapság már csak 50 pikogramm DNS-ből (körülbelül 8 emberi sejtben található mennyiség) lehet DNS-profilt létrehozni. Ilyen nyom szabad szemmel nem látható. Nem szabad megfeledkezni arról, hogy ha az elemzett anyag mennyisége túl kicsi, akkor összetéveszthető a háttér DNS-ével (amely a bűncselekmény előtt megjelent, és nem kapcsolódik hozzá), vagy egy másik személy (például az áldozat) DNS-ével.
A DNS-teszt lehetővé teszi egy személy nemének meghatározását. A szeme és a haja színének meghatározása DNS-sel nehezebb, más adatok (például magasság) pedig DNS-sel nem állapíthatók meg. A DNS-szakértelem azt is lehetővé teszi, hogy megbízhatóan megállapítható legyen, hogy a nyomot hagyó személy a főbb kontinentális csoportokhoz tartozik-e (afrikai, nyugat-eurázsiai, kelet- és dél-ázsiai, indián ( indiai )) [11] .
A DNS-elemzési módszert az USA -ban , Kanadában , Nagy-Britanniában , Japánban , Kínában , Malajziában , Szingapúrban , Thaiföldön , Chilében , Kolumbiában , Új-Zélandon , Oroszországban és más országokban alkalmazzák az igazságügyi orvosszakértői gyakorlatban [20] , egyes országok kiterjedt adatbázisokat hoztak létre DNS-profilok .
A világ legnagyobb DNS-adatbankja az 1995-ben létrehozott brit nemzeti adatbázis , az „NDNAD”, amely 2005-re mintegy 3,1 millió, 2015-ben pedig 5,7 millió mintát tartalmazott. Nem csak az elítéltek DNS-éről tárol információkat. gyanúsítottak. Brit kriminológusok szerint hetente legfeljebb 2000 bűncselekményt oldanak meg, amelyekhez genetikai anyagot foglaltak le a helyszínről . Ez a fajta vizsgálat lehetővé tette az olyan típusú bûncselekmények felderítését, mint a betörések , rablások , autólopások – az esetek mindössze 90%-ában oldottak meg 1998 óta vitatják a teljes populációra vonatkozó génpassportizáció bevezetésének kérdését.
Az Egyesült Államok Nemzeti Genetikai Információs Adatbázisa[ pontosítás ] 1998-ban alakult. 2002-ig több mint 800 ezer genotípust tároltak benne. Súlyos és különösen súlyos bűncselekmények miatt elítélt személyeket nyilvántartásba kell venni. Több mint 10 millió profilt tároltak a National DNS Index (NDIS, a CODIS része) adatbázisban.
Izland adatbázisa az ország teljes lakosságának (kb. 300 ezer fő) genotípusát tartalmazza.
Oroszországban 2008. december 3-án az Állami Duma elfogadta az „Orosz Föderáció állami genomikai nyilvántartásáról” szóló szövetségi törvényt [21] . E törvény értelmében létrehoztak egy szövetségi DNS-adatbázist, amely információkat tartalmaz a súlyos és különösen súlyos bűncselekményekért, a szexuális integritás elleni bűncselekményekért elítéltekről , valamint a tetthelyről lefoglalt azonosítatlan holttestekről és biológiai nyomokról. Az adatbázis üzemeltetője Oroszország Belügyminisztériuma .