MENU
Forensica 2016

logo forensica 2016
Kontakt
předseda společnosti
doc. Mgr. Jiří Drábek, PhD.
Karafiátová 27
779 00 Olomouc
jiri_drabek@seznam.cz
 
místopředsedkyně společnosti
Mgr. Halina Šimková
halina.simkova@gmail.com
 
administrace webu
Mgr. Tomáš Cápal
ctomik@gmail.com

Metody forenzní genetiky

Určování identity osob

Variabilita lidského genomu je nesmírná - s výjimkou jednovaječných dvojčat dosud nebyli nalezeni dva jedinci, shodující se beze zbytku v celé sekvenci dědičné informace (a i u zmíněných dvojčat lze předpokládat, že v důsledku mutací během života mezi nimi drobné rozdíly budou existovat). Zatímco lékařská genetika z logiky věci zkoumá především variabilitu tzv. kódujících oblastí DNA, jejímž důsledkem jsou nejrůznější choroby, syndromy či predispozice k onemocněním, forenzní genetika se při identifikacích zaměřuje téměř výhradně na oblasti nekódující, tedy ty, které nejsou přepisovány do struktury bílkovin. To má hned dva závažné důvody. Za prvé - variabilita nekódujících oblastí je výrazně vyšší, neboť zde vzniklé mutace obvykle nemají žádný vliv na na fungování lidského těla a neposkytují svému nositeli žádnou nevýhodu, takže může docházet k jejich udržení a šíření v populaci. Za druhé - z etických důvodů je vhodné pro identifikační účely analyzovat jen taková místav DNA, které nemají žádnou podstatnou souvislost např. s výskytem onemocnění, intelektuální úrovní jedince, předpokládanou délkou života atd.

Ideálními nekódujícími oblastmi se ukázaly být tzv. krátké tandemové repetitivní sekvence (STR), kterých bylo do současnosti popsáno v lidském genomu více než 8 000. Můžeme si je představit jako opakování určitého krátkého motivu kódu mnohokrát těsně za sebou - v tandemu, např. CACG|CACG|CACG... Lidé se vzájemně liší v počtu opakování tohoto motivu, a právě to se stalo základem identifikace.

Protože vyjma pohlavních chromozómů se všechny ostatní nacházejí v našich buňkách v páru, je i každá na nich lokalizovaná repetitivní sekvence přítomna v genomu ve dvou kopiích - „jedné od matky a jedné od otce" (neplatí to pouze pro repetitivní sekvence na pohlavních chromozómech X a Y, o kterých budeme mluvit později). Počet opakování v obou kopiích může, ale nemusí být stejný. Typickým výsledkem analýzy takového místa v DNA je pak stručný zápis: D8S1179 - 14/16; znamená, že krátká tandemová repetice s uvedeným označením D8S1179 má u dané osoby na jednom chromozómu 14, na druhém 16 opakování. Stejným způsobem lze určit uspořádání i u dalších tandemových repetic. Zápisu uspořádání několika míst v DNA pak obecně říkáme genetický profil.

Genetický profil však může mít různou vypovídací hodnotu; ta závisí jednak na počtu míst v DNA zahrnutých do profilování, jednak na jejich vnitřní variabilitě. Čím více míst a čím variabilnějších, tím jedinečnější profil je a tím menší je i pravděpodobnost, že nějaká jiná osoba bude mít přesně stejné uspořádání- odborně jí říkáme pravděpodobnost náhodné shody. Od určité úrovně považujeme tuto pravděpodobnost za zanedbatelně malou (arbitrárně byla stanovena hranice 1 ku 1010, tj. 0,000000001%) a pak hovoříme o tzv. individuální identifikaci osoby. Pro představu - většina moderních laboratoří stanovuje profily na úrovni pravděpodobnosti náhodné shody menší než 1 ku 1017. Takto spolehlivé identifikace osob nelze dosud dosáhnout žádnou jinou metodou.

I zde ovšem existuje výjimka, a tou jsou již výše zmíněná jednovaječná dvojčata. Z biologického hlediska jsou to totiž dvě fyzická vyjádření jednoho genetického jedince. Pravděpodobnost, že mutace zasáhne náhodně u jednoho z nich některou z krátkých tandemových repetic, které zkoumáme, je mizivá, a tak u jednovaječných dvojčat zjistíme v drtivé většině případů zcela identický genetický profil. Pokud bychom chtěli mezi nimi přece jen rozlišit, nezbývá nám než analyzovat další a další místa a doufat, že na nějaký ten rozdíl přece jen narazíme; střízlivě vzato je to práce na několik let. Moderní věda však již pracuje na metodách rozlišení jednovaječných dvojčat, které se zaměřují na některé jiné typy sekvencí v lidské DNA, zejména na takzvané mobilní elementy, což jsou úseky DNA, které v průběhu života mohou měnit svou polohu v rámci genomu.

Genetická analýza umí nejen přisoudit určitý biologický materiál s pravděpodobností hraničící s jistotou konkrétní osobě, ale je schopna potvrdit či vyvrátit pokrevní příbuzenství osob. Nejčastější situací bývá určení otcovství, vzácněji též mateřství. Protože repetitivní sekvence se dědí dle klasických mendelovských zákonů, platí, že každý rodič tvoří pohlavní buňky (vajíčka či spermie) nesoucí pouze jednu kopii dané repetice; je-li tedy např. muž v dané repetici 14/16, ponese polovina jeho spermií kopii o čtrnácti opakováních a polovina kopii o šestnácti opakováních. Má-li přitom jeho partnerka uspořádání dané repetice 12/12, tvoří pouze vajíčka nesoucí kopii o dvanácti opakováních. Jejich potomci tedy budou mít s pravděpodobností 50% sestavu 12/14 a s pravděpodobností 50% sestavu 12/16.

Abychom muže nevyloučili jako možného otce, musíme u něj i u dítěte v každé repetici nalézt alespoň jeden shodný počet opakování; je-li tedy dítě 13/15, musí mít otec ve své sestavě buď 13, nebo 15 (samozřejmě může mít i obě). Máme-li ovšem navíc k dispozici i profil matky, výběr se nám může ještě zúžit; je-li matka v tomto případě 13/14, pak zcela jistě předala dítěti 13, a otec tedy musí mít alespoň jednu 15. Nemá-li, je z otcovství prakticky vyloučen. A opět platí - čím více lokusů do zkoumání zahrneme, tím je pozitivní potvrzení otcovství jistější.

Podle takto uvedeného schématu se ovšem nechovají repetitivní sekvence lokalizované na Y-chromozómu. Ten se předává v téměř nezměněné podobě z otce na syny jako jeden celek, navíc repetice jsou na něm přítomny pouze v jedné kopii. Mluvíme o haplotypu Y-STR, který je totožný pro všechny muže v paternální (otcovské) linii. Nepomůže nám tedy jedince individuálně identifikovat, ale umí přinést cenné informace o vzdálenějších stupních příbuzenství (např. paternální bratranci atd.). Navíc je do značné míry charakteristický pro geografické regiony, a tak z jeho sestavy můžeme usuzovat na původ osoby, a to např. i v rámci Evropy. Tento jev se však již do značné míry stírá vlivem rozsáhlé migrace a přesídlování jednotlivců.

„Ženskou" obdobou Y-chromozómu je tzv. mitochondriální DNA. Je to kruhová molekula DNA, přítomná v každé organele, zvané mitochondrie, která se nachází v lidské buňce. Ponechme nyní stranou její funkci a zaměřme se pouze na to, čím je zajímavá z hlediska identifikace. Tato malá DNA (je více než šestatřicettisíckrát menší než DNA jaderná) je doslova nabitá geny, ovšem i tak zde lze najít nekódující místo, které neobsahuje žádné repetice, ale vysoce variabilní sekvenci. Pokud tuto sekvenci „přečteme písmeno po písmenu", tedy osekvenujeme, můžeme ji porovnat se sekvencí stanovenou z jiného biologického materiálu.

Mitochondriální DNA se dědí pouze po maternální (mateřské) linii. Obdobně jako Y-chromozóm, předává se i mitochondriální DNA v nezměněné podobě, a to z matky na všechny potomky (dcery i syny).  Také ona může přinést informace o vzdálenějších stupních příbuzenství (např. maternální bratranci a sestřenice) a o geografickém původu. Ukázkovým příkladem jejího použití se stala analýza kosterního nálezu v hromadném hrobě u Jekatěrinburgu, při níž byly identifikovány ostatky ruského cara Nikolaje II., carevny a jejich dvou dcer, a to prostřednictvím porovnání sekvence mitochondriální DNA s  žijícími příbuznými (jedním z nich byl i manžel současné britské královny Alžběty II. princ Phillip).

Z praktických důvodů je velmi přínosné, je-li z biologického materiálu kromě vlastního genetického profilu repetitivních sekvencí stanovováno také pohlaví osoby. K tomu je využívána analýza genu pro amelogenin (což je bílkovina zubní skloviny), který se nachází v homologní oblasti chromozómů X a Y. Mezi oběma kopiemi genu je několik konstantních rozdílů, které lze detekovat a určit, zda se ve vzorku nachází pouze chromozóm X (což odpovídá sestavě u žen - XX), či zda je přítomen jak chromozóm X, tak Y (což odpovídá sestavě u mužů - XY). Stanovené profily lze převést na alfanumerický kód a vzájemně pomocí softwaru srovnávat. Pro potřeby porovnávání velkého množství genetických profilů jsou budovány tzv. databáze DNA.