DNS-ujjlenyomatok

A bûnügyek felderítésére szolgáló módszerek közül az egyik legfontosabb a DNS-ujjlenyomat vizsgálat. Az eljárás az emberi sejtekben tárolt genetikai anyag azonosítására szolgál. A szervezet szinte minden sejtje alkalmas a vizsgálatra, de a szakemberek a bõr-, a hajgyökér és a csontmintákat kedvelik a legjobban. A teszt azonban nem csalhatatlan.
 

A DNS-ujjlenyomat vizsgálatot Alec J. Jeffreys találta fel 1984-ben. Két évvel késõbb Jeffreys bebizonyította egy kettõs gyilkossággal vádolt férfi ártatlanságát. A rendõrség ezután ötezer ember vérmintáját vizsgáltatta meg, hogy felkutassa a tettest. Végül egy olyan személyt tartóztattak le, aki a barátját küldte el vérvételre.

Az amerikai igazságügyi minisztérium egyik tanulmánya 28 olyan esetet elemez, amelyben a bíróság által elítélt személyeket a DNS-ujjlenyomat vizsgálata után ártatlannak találták. A módszert ma már rendszeresen alkalmazzák az apaság megállapítására, és felhasználták háborúban elesett katonák, sõt a hirhedt náci orvos, Mengele azonosítására is.
 

Mit árul el a vizsgálat?

A dezoxiribonukleinsav, DNS, kettõs spirálja olyan, mintha valaki úgy csavarna meg egy létrát, hogy mindkét végét tartja. A molekulalétra szárai a következõ négy egyszerû vegyületet nukleotidot tartalmazzák: adenint (A), guanint (G), citozint (C) és timint (T). A létrafokok a szemben fekvõ nuleotidok, bázispárok közötti kötések. Az adenin mindig a timinhez, a guanin a citozinhoz kötõdik.
 

Ha az egyik lánc:
a másik:
és együtt a DNS-részlet:
DNS-molekula

A genetikai információt a nukleotidok sorrendje hordozza. Az információ továbbítása érdekében a DNS-molekula megkettõzõdik: az eredeti molekula szétválik, és a rendelkezésre álló nukleotidok és enzimek segítségével a két szálból két új, egyforma DNS-molekula képzõdik. Az emberi DNS 3 milliárd bázispárjának elrendezése egyedi; a sorrend megállapítása azonosítaná az adott személyt. Az eljárás azonban rendkívül hosszadalmas lenne, s a "nukleotid-térkép" 99 százaléka mindenkinél egyforma. A személyek azonosításához tehát az árulkodó 1 százalékot kell megkeresni.

A megoldás elsõ lépése a véletlennek köszönhetõ. Jeffreys azt a gént (DNS-részletet) tanulmányozta, amely az izomsejtekben található, oxigéntároló fehérjék elõállításához szükséges. Észrevette, hogy egyes szakaszok semmit sem csinálnak. Ezek a miniszatellitek, ahogy Jeffreys nevezte õket, a teljes DNS 1 százalékát sem tették ki, és minden ember esetében eltérõ volt a hosszúságuk. Jeffreys felfigyelt a géndarabkákban rejlõ lehetõségre: módszert dolgozott ki DNS-környezetük felnyitására, és elõállította az elsõ DNS-ujjlenyomatot. Az eredeti eljárás pontos volt, de hat hetet vett igénybe és sok mintát igényelt. 1991-re készült el az a változat, amely már egy hajszálból is két nap alatt eredményt produkált.

Ma a leggyakrabban használt DNS-ujjlenyomat vizsgáló eljárás a polimeráz láncreakció (polymerase chain reaction, PCR). Alkalmazásához csak kis mennyiségû DNS szükséges, és a vizsgálat egyetlen éjszaka elvégezhetõ. A DNS-molekula egyedi szakaszait mesterségesen elõállított "primer" molekulával jelölik meg, és annyi másolatot készítenek belõlük, amennyi elegendõ a gélelektroforézises szétválasztáshoz.

A polimeráz láncreakcióhoz használt, fontos DNS-részleteket rövid tandem ismétlõdéseknek (short tandem repeat, STR) nevezik. Ezek négy bázispárból álló, néhányszor ismétlõdõ sorozatok. A gének között fekszenek, és Jim Thomson, az angol kormány alá tartozó kémiai laboratórium egyik vezetõje szerint   senki sem tudja, mire valók. A STR-ek jól ismert helyeken fordulnak elõ; az ismétlõdések számát genetikai sajátságok határozzák meg. Az említett kémiai laboratóriumban hat STR-sorrendet vagy rendszert vizsgálnak. Ezeknek a következõ neveket adták: humTHO1, humVWA1, D8S1179, humFIBRA(FGA), D21S11, D18S51A. Egy hetedik teszttel a nemet állapítják meg (amelogenin, AMG). Ennél a vizsgálatnál 1/1 millió és 1/3 millió közé esik annak a valószínûsége, hogy két embernek azonos az "ujjlenyomata".

Egyes ismétlõdési értékek  gyakoribbak a többinél. Például a humVWA rendszer esetén sokszor kapnak 16-ot, és csak néha 14-et. Ha tehát 14-et találnak, értékesebb eredménynek tartják, mert ritkább. Az "ujjlenyomat" végül hat szám és a szexvizsgálat eredménye; körülbelül így fest:
 

AMG  VWA  THO1  D8  FGA  D21  D18 
X vagy Y 16 8, 9,3 10, 14 20, 22,2 65 15, 18 

Számpárok azért jelennek meg, mert  két kromoszómegyüttes van, mindkét szülõtõl egy. Az értékek különbözhetnek, de meg is egyezhetnek egymással.
 

Hogyan végzik a vizsgálatot?

A mintát, például a hajszálat vagy a szájüregbõl ledörzsölt sejteket mosószerbe teszik; ekkor a sejtfalak felszakadnak, és a DNS kijuthat a sejtbõl. A szennyezésektõl megszabadított oldatot 95 oC-ra melegítik, hogy a DNS két szála szétváljon. A primereket, azokat a mesterségesen elõállított DNS-részeket, amelyek az STR elejét jelzik, 5055  oC-on kötik a DNS-hez, hogy az STR-másolás meginduljon. A DNS-szálak a primerek miatt nem kapcsolódhatnak újra össze, és a primereken lévõ fluoreszcens jel megkönnyíti a késõbbi detektálást. A rendszerhez nukleotidokat és egy Taq polimeráz nevû enzimet adnak. 70 oC-on a primerek új, kettõs szálak növekedését indítják el az STR-tartományban. Ezekkel a szálakkal a DNS felhasításától kezdve újra lejátsszák a reakciókat. 2530 ciklus után annyi DNS képzõdik, hogy elvégezhessék az elektroforézis vizsgálatot.
 

A DNS-t 95 oC-on felhasítják Az STR elejére 55 oC-on mesterséges
primer DNS-t kapcsolnak 
A nukleotidok és a Taq polimeráz jelenlétében
70 oC-on a primerek növekedésnek indulnak
Az új DNS-darabokkal újraindul a ciklus

A polimeráz láncreakció vázlata



A hõmérséklet-értékek személyenként és primerenként változnak. A megfelelõ paramétereket néhány próba után állítják be. 30 ciklus körülbelül három óra alatt játszódik le, de az idõtartam minden személy esetében különbözõ. A polimeráz láncreakcióhoz szükséges összes anyagot a mintával együtt beteszik egy kémcsõbe, s egy programozható hõszabályozós kamrában gyorsan melegítik és hûtik többször egymás után. Az oldatot ezután gélen választják szét komponensekre. A folyamat eredményeként fluoreszcens sávokat kapnak, amelyeket optikai módszerrel elemeznek. Az szétválasztás mintegy két órát vesz igénybe.

A vizsgálatot végzõ laboratóriumban szigorú elõírások szerint folyik a munka. Minden esetben két mintát kapnak, két, egymásba helyezett mûanyag zacskóban. Az egyik mintát megvizsgálják, a másikat elteszik. A vizsgálat minden lépését ketten ellenõrzik. A kész DNS-ujjlenyomatot az országos adatbázisba küldik ellenõrzésre. Ha azonos valamelyik ujjlenyomattal, a második mintát is megvizsgálják. A laboratóriumban ezután nem követik az eseményeket. Ha a vádlottat felmentik, a mintákat megsemmisítik, és az adatbázisból törlik az információt. A munkatársak nem tudják, milyen bûntények felderítésében segítenek, csak a vizsgálatokat végzik el.

A gyanúsított még nem ítélhetõ el, ha az adatbázisban megtalálják a DNS-ujjlenyomat párját. Az egyezés csak annyit árul el, hogy az illetõ valamikor a helyszínen járt. Más bizonyítékokat is kell keresni. Másrészt az "ujjlenyomat" sem tökéletesen egyedi, hiszen az említett 1/3 millió valószínûség azt jelenti, hogy egy 60 milliós populációban 20 másik embernek lehet ugyanolyan DNS-ujjlenyomata, mint a vizsgált személynek. Elõfordulhat, hogy baktériumok, élesztõgombák szennyezik a mintát és károsítják a DNS-t, vagy több személy DNS-molekuláit tartalmazza a minta. Az eredmények értékelése, mérlegelése tehát továbbra sem automatizálható.
 
 

A Chemistry in Britain szerkesztõségének engedélyével
1999. szeptember

Vissza a Hírekhez
Vissza az Olvasóba
http://www.kfki.hu/chemonet/
http://www.ch.bme.hu/chemonet/