STR-analyysi on erittäin tarkka menetelmä henkilöiden tunnistamiseen, ja sitä käytetään laajalti rikostutkinnassa. Tässä blogikirjoituksessa kerromme, miten se toimii ja miksi se on niin luotettava.
Sen jälkeen, kun Watson ja Crick löysivät DNA:n kaksoiskierrerakenteen vuonna 1953, biotekniikka on edistynyt huomattavaa vauhtia. Tätä seurasi restriktioentsyymien löytäminen, geneettisen koodin dekoodaus ja DNA-sormenjälkien tekniikan kehittäminen. Viime aikoina DNA-sormenjälkiä on käytetty Yoo Byung-unin ruumiin tunnistamiseen ja ne ovat auttaneet saamaan kiinni rikollisia monissa rikoksissa, mutta mikä on DNA-sormenjälki ja miten se tunnistaa yksilön?
DNA-sormenjälkien kehittäminen on toinen vallankumouksellinen edistysaskel biotekniikassa. Tämä tekniikka ei rajoitu vain biologiseen tutkimukseen, vaan sitä voidaan soveltaa useilla aloilla, mukaan lukien oikeuslääketiede, henkilötunnistus ja sairauksien diagnosointi. Oikeuslääketieteessä DNA-sormenjälkiä käytetään ratkaisevana todisteena ja niillä on tärkeä rooli rikosten ratkaisemisessa.
DNA-sormenjäljet perustuvat siihen tosiasiaan, että aivan kuten sormenjäljet ovat erilaisia henkilöittäin, myös DNA on erilainen henkilöittäin. DNA on kahden komplementaarisen ketjun, nimeltään nukleotidit, rakenne, jotka ovat DNA:n perusrakennuspalikoita. Nukleotideja on neljää tyyppiä niiden muodostavista emäksistä riippuen. Emäs on typpirengas ja se on paikka, jossa yllä mainitut komplementaariset sidokset tapahtuvat.
Kuten sormenjäljet, DNA-sormenjäljet sisältävät jokaiselle yksilöllistä geneettistä tietoa ja eroja analysoimalla on mahdollista tunnistaa tarkasti tietty henkilö. Sitä voidaan käyttää moniin tarkoituksiin, kuten kadonneiden henkilöiden tunnistamiseen, isyystestaukseen ja geneettisten sairauksien diagnosointiin, ja viime vuosina tekniikka on kehittynyt ja luotettavampi.
Näiden DNA-sormenjälkien analysoimiseksi on ehdotettu RFLP:itä (Restriction Fragment Length Polymorphisms). Kahden eri ihmisen DNA eroaa keskimäärin yhdellä erolla 1,000 nukleotidia kohden, ja näitä eroja kutsutaan lokuksiksi. RFLP:t ovat tapa tunnistaa yksilöitä vertaamalla useita lokuksia. Näitä pitkiä nukleotidiketjuja ei kuitenkaan ole käytännöllistä verrata yksitellen, joten käytetään epäsuoraa menetelmää. Tämä menetelmä on jaettu kolmeen vaiheeseen, joista ensimmäinen on DNA-ketjun leikkaaminen restriktioentsyymeillä. Restriktioentsyymit tunnistavat tietyn emässekvenssin ja katkaisevat sitten sidokset sekvenssin sisällä. Esimerkiksi restriktioentsyymi EcoR I tunnistaa sekvenssin GAATTC ja katkaisee nukleotidien välisen sidoksen G:n ja A:n kanssa. Koska kahden eri ihmisen DNA:n sekvenssit eroavat toisistaan, myös restriktioentsyymien leikkaamien DNA-ketjufragmenttien pituudet vaihtelevat. Toinen vaihe on järjestää nämä fragmentit, mikä tehdään kohdistamalla geeliin vakiojännite DNA-fragmenttien ollessa geelissä. Koska DNA on negatiivisesti varautunut, se vetää sähköstaattisesti puoleensa siirtyäkseen katodista anodille, jolloin liikkeen aste riippuu fragmenttien massasta. Lopuksi radioaktiivisia isotooppeja käytetään spesifisten DNA-fragmenttien tunnistamiseen. Radioisotoopit ovat kemiallisia alkuaineita, jotka ovat epävakaita suuren massansa vuoksi ja vapauttavat energiaa aaltojen muodossa stabiloituakseen. DNA-pala, joka on syntetisoitu sisältämään radioaktiivinen isotooppi, lisätään niin, että se sitoutuu komplementaarisesti joihinkin toisessa vaiheessa lisättyihin DNA-fragmentteihin. Kun syntetisoidut DNA-fragmentit ja yhdistetyt DNA-fragmentit altistetaan röntgensäteille, radioaktiiviset isotoopit saavat niille väriä, ja yksilöt voidaan tunnistaa vertaamalla värillisiä fragmentteja.
Vaikka RFLP:t ovat erittäin tarkkoja, ne vaativat ehjiä DNA-näytteitä, joiden paino on 25 ng (n=10-9) tai enemmän, mikä tekee niiden käyttämisestä rikospaikalla erittäin vaikeaa. Parhaimmillaan saatat löytää rikospaikalta hiuksen tai veripisaran, joka on alle 1 ng DNA:ta. Lisäksi jonkin ajan kuluttua näiden vihjeiden DNA hajoaa ja korruptoituu, mikä tekee siitä käyttökelvottoman RFLP:ille.
Nämä rajoitukset olivat yksi varhaisten DNA-analyysitekniikoiden suurimmista ongelmista, mutta tekniikan kehitys on auttanut voittamaan ne. Uudet tekniikat ovat mahdollistaneet luotettavien tulosten tuottamisen pienemmillä näytteillä.
STR:n vertailua PCR:ään on ehdotettu ratkaisuksi tähän ongelmaan. PCR on lyhenne sanoista Polymerase Chain Reaction. Se käyttää DNA-polymeraasientsyymejä, jotka osallistuvat DNA-ketjujen synteesiin DNA-näytteen replikointiin, ja monistettu DNA-näyte voidaan saada mukautetusta DNA-määrästä. PCR-tekniikkaa ei voida käyttää RFLP-näytteissä, koska se voi replikoida enintään 1,000 2,000 - XNUMX XNUMX nukleotidia. Siksi RFLP-lokuksia on keskimäärin vain yksi tai kaksi, mikä on liian vähän syyllisen tunnistamiseen useiden epäiltyjen joukosta.
Ratkaisuna Thomas Caskey ehdotti STR:iksi kutsuttujen DNA-sekvenssien käyttöä yksilöiden tunnistamiseen. STR:t (Short Tandem Repeats) ovat lyhyitä sekvenssejä, jotka toistuvat tietyissä kohdissa DNA-kromosomeissa. Koska jokaisella yksilöllä on eri määrä toistoja, STR:n eri fragmenttien signaalit voidaan yhdistää yksilön tunnistamiseksi. Tosimaailman rikostutkinnassa käytetään 13 tyyppistä STR:tä, jotka koostuvat neljästä sekvenssistä, jotka CODIS standardoi vuonna 1998. Koska STR:t ovat lyhyitä ketjuja, ne voidaan replikoida PCR:llä. PCR-prosessin aikana kloonattuun DNA:han liitetään spesifisiä nukleotideja. Nämä tietyt nukleotidit absorboivat tiettyjä valokaistoja, ja kun niihin kohdistetaan laser, ne näyttävät tietyn värin. Sitten, kuten RFLP:iden kanssa, STR:n eri osat asetetaan geeliin ja syötetään jännitteellä. Yksilöt voidaan tunnistaa havaitsemalla ja vertaamalla laserien erivärisiä signaaleja. STRs-analyysi on niin tarkka, että todennäköisyys, että kahdella eri ihmisellä on sama STRs-signaali, on niinkin pieni kuin 1:10^18.
STR-analyysin käyttöönotto on mullistanut rikostutkinnan. Se ei ole vain lisännyt tarkkuutta ja luotettavuutta, vaan se on myös mahdollistanut merkityksellisen tiedon poimia rikospaikalta löydetyistä mikroskooppisista todisteista. Tämä on johtanut rikosten selvittämisasteen huomattavaan kasvuun ja sillä on ollut tärkeä rooli laittomasti syytettyjen ihmisten vapauttamisessa.
Tässä artikkelissa olemme vertailleet kahta DNA-sormenjälkimenetelmää, RFLP:itä ja STR:itä yhdistettynä PCR:ään. Nykymaailmassa, jossa rikokset ovat yhä kehittyneempiä ja monimuotoisempia menetelmiltään, on tärkeää, ettet missaa pienimpiäkään vihjeitä, sillä ne voivat olla avain rikollisen kiinnijäämiseen. On selvää, että STR:t ovat jatkossakin laajalti käytössä rikostutkinnassa niiden korkean herkkyyden ja tarkkuuden ansiosta. Nämä kaksi ominaisuutta mahdollistavat yksilöiden tunnistamisen jopa pienillä DNA-näytemäärillä.
Siksi DNA-sormenjälkitekniikalla odotetaan olevan entistä tärkeämpi rooli tulevissa rikostutkinnassa. Teknologian jatkuvan kehittymisen myötä DNA-analyysistä tulee entistä tarkempi ja luotettavampi, mikä edistää turvallisempaa ja oikeudenmukaisempaa ympäristöä koko yhteiskunnalle.
