Генетичен отпечатък (ДНК проба)
Въпреки факта, че всички хора споделяме 99,9% от нашата ДНК (99,9% от нея е еднаква за всички), в останалия 0,1% от ДНК съществуват уникални характеристики, специфични за всеки индивид, които позволяват неговата идентификация по недвусмислен начин.
В някои местоположения на нашия геном съществуват определени ДНК фрагменти с различна дължина, които се повтарят един след друг или в тандем. Броят на повторенията на тези фрагменти допринася за това, ДНК на всеки човек да е уникална и следователно да се различава от тази на всеки друг индивид (с изключение на случаите с монозиготни близнаци).
Тези повтарящи се фрагменти се именуват по един или друг начин в зависимост от големината им:
- Най-малките (вариращи между 2 и 5 базови двойки) се наричат микросателити или STR (от английския си акроним Short Tandem Repeat).
- Най-големите (вариращи между 6 и 25 базови двойки) се наричат минисателити или VNTR (променлив брой повторения в тандем, Variable Number of Tandem Repeats).
Както едните, така и другите са локализирани в повече от хиляда различни места в генома, предимно в некодиращи региони. Тъй като те са различни във всеки индивид и поради присъствието си в различни точки на генома, микросателитите и минисателитите се използват като молекулярни маркери в различни техники в областта на молекулярната биология и генетика, сред които е и генетичният отпечатък.
Генетичният отпечатък, следователно е метод, чрез който се анализира броя на повторенията на микросателитите или минисателитите, които притежава всеки индивид, което позволява той да бъде диференциран и идентифициран чрез своята генетика.
Вероятността два индивида без генетична връзка помежду си да имат един и същ генетичен отпечатък (независимо от пола и възрастта) е приблизително един на всеки два милиарда души. Ето защо идентифицирането на индивидите чрез генетичен отпечатък е много прецизен метод.
Поява и основи на генетичния отпечатък
Годината е 1984, когато Алек Джефрис и неговият екип изучават минисателитите в търсене на ключ към еволюцията на гените, причиняващи заболявания. За да разберат по-добре естеството на тези повтарящи се последователности, те провеждат следния процес :
- Третират проба от човешка ДНК (която съдържа минисателити) с рестрикционни ензими, които режат ДНК, като по този начин получават фрагменти с променлива дължина.
- Прилагат техниката, наречена гел електрофореза, която позволява разделяне на ДНК фрагментите (отрицателно заредени) въз основа на техния размер. По-късите фрагменти преминават по-бързо през гела, докато по-дългите (т.е. тези, които съдържат повече повторения) се придвижват по-бавно.
- Прехвърлят резултата от електрофорезата върху фина повърхност (мембрана), върху която се извършва хибридизация (комплементарно свързване) с маркирани сонди, за да засекат минисателитите. Полученият резултат е модел от ленти, всяка от които съответства на ДНК фрагмент, където са разположени анализираните минисателити.
В последствие повтарят същия процес с ДНК проба от друг човек и получават друг, съвсем различен лентов модел.
По този начин Джефрис и неговият екип заключават, че моделът на лентите е уникален за всеки човек и следователно е възможно да се направи точна идентификация на индивидите чрез тяхната ДНК. „Получихме нещо като баркод, уникален за всеки човек“, обяснява Джефрис в интервю по-късно. Уникалният лентов модел на всеки човек се нарича Генетичен отпечатък.
Ето как, почти по случайност, Джефрис и неговият екип са разработили първия ДНК пръстов отпечатък в историята. По думите на самия Джефрис: „Спомням си 10 септември 1984 година като момента, който промени живота ми. Първите 30 секунди от наблюдението на лентовия модел бяха объркващи, но бързо разбрахме, че може да сме изправени пред метод за биологична идентификация, основан на ДНК ”.
Идентифицирането на индивиди чрез генетичния отпечатък с времето става все по-софистицирано. Първоначално той се основава на анализа на минисателитите, а по-късно е разширен с микросателитите, след откриването им. В допълнение, в началото на 90-те години тази техника започва да се комбинира с PCR (полимеразна верижна реакция), което позволява да се увеличат количествата на анализираната ДНК, така че днес е възможно да се идентифицират индивиди с използване на минимум биологични останки (хората могат да бъдат идентифицирани от 150 клетки). Днес този метод се нарича още генетично профилиране.
Приложения на генетичния отпечатък
Появата на генетичния отпечатък поставя едно преди и едно след това в съдебната медицина, въпреки че този метод за идентификация се използва широко и в други области, като съдебна генетика и еволюционна биология. Основните приложения на генетичния отпечатък са:
- Свързването или не на заподозрян с криминално престъпление чрез биологични доказателства (кръв, коса, слюнка или сперма), получени от местопрестъплението.
- Определяне на самоличността на труп или на неговите останки.
- Проби за бащинство.
- Изследвания за съвместимост при донорството на органи.
- Филогенетични изследвания и на човешките миграции в праисторията.
Идентификации, направени с генетичния отпечатък
Смята се, че от откриването на генетичния отпечатък през 1984 година, чрез този метод са идентифицирани около петдесет милиона души. Зад всяка идентификация стои една история, поради това Джефрис и неговият екип могат да твърдят, че са променили милиони животи. Да разгледаме някои от най-изтъкнатите медийни идентификации.
През 1985 г. е извършена първата в историята идентификация на генетичен отпечатък. Става въпрос за момче, с произход от Гана, на което при завръщането си във Великобритания от страната му, е било отказано пребиваване, защото документацията му изглеждала фалшифицирана. ДНК тестовете показват 99,997% вероятност той да е брат на другите деца на майка си и следователно с британска националност, което му позволява да остане в Обединеното кралство.
През 1987 г. Колин Пичфорк стана първият заподозрян в престъпление, идентифициран чрез метода на генетичния отпечатък, а също и първият, заловен в резултат на широко разпространено търсене в банки с ДНК проби. Pitchfork е осъден на доживотен затвор за изнасилване и убийство на две жени в Обединеното кралство през годините 1983 и 1986.
През 1992 г. беше идентифицирано тялото на Йозеф Менгеле, нацистки военнопрестъпник, чиито останки бяха открити през 1985 г. в бразилско гробище.
През 1998 г. се доказва, че пробата, открита върху известната синя рокля на Моника Люински, съдържа ДНК на Бил Клинтън.
През 2001 г. бяха идентифицирани фрагменти от телата на жертвите на терористичните атаки от 11 септември. Същото се случи през 2003 г. при атаките на 11 март в Аточа, Мадрид.
През 2011 г. Майкъл Мортън, който беше в затвора в продължение на двадесет и пет години, заподозрян, че е изнасилил и убил жена си, успя да докаже своята невинност чрез генетичния си профил.
Слаби места на пръстовия отпечатък
Полезността и значението на генетичния отпечатък за правосъдието е несъмнено, тъй като позволява идентифицирането и арестуването на хиляди престъпници. Но въпреки всичко, трябва да се припомни, че това не е безпогрешен метод.
Основният проблем, който представлява, е фактът, че генетичният отпечатък само поставя заподозрения на местопрестъплението, но то може да бъде замърсено, тоест може да има ДНК, принадлежаща на един или повече човека, които не са замесени в престъплението. Например при грабеж в магазин ще открием следи от всички клиенти, които са минали от там и са докоснали продуктите, и не можем да знаем кой от тях е отговорен за кражбата.
Идентифицирането на човешки същества чрез уникалните характеристики на техния геном е постигнало разрешаването на много неизвестни, правейки този свят едно по-справедливо място.
Полезни линкове
Книги:
- Mark Henderson, “50 неща, които трябва да знаем за генетиката”. Editorial Ariel, 2009.
Artículos:
- Alec Jeffreys, “The man behind the DNA fingerprints: an interview with Professor Sir Alec Jeffreys”, Investigative Genetics, noviembre 2013. DOI: 1186/2041-2223-4-21
- Alec Jeffreys, “The eureka moment: an interview with Sir Alec Jeffreys. Interview by Jane Gitschier”, PLoS Genetics, diciembre 2019, DOI: 1371/journal.pgen.1000765
- Alec Jeffreys, “Genetic fingerprinting”, Nature Medicine, octubre 2005, DOI: 1038/nm1005-1035
Recursos web:
Коментари
Публикуване на коментар