STR analizė yra labai tikslus asmenų tapatybės nustatymo metodas, plačiai naudojamas kriminaliniuose tyrimuose. Šiame tinklaraščio įraše paaiškinsime, kaip tai veikia ir kodėl jis toks patikimas.
Nuo tada, kai 1953 m. Watsonas ir Crickas atrado dvigubos DNR spiralės struktūrą, biotechnologijos pažengė nepaprastu tempu. Po to buvo atrasti restrikcijos fermentai, iššifruotas genetinis kodas ir sukurta technika, vadinama „DNR pirštų atspaudų ėmimu“. Pastaruoju metu DNR pirštų atspaudai buvo naudojami Yoo Byung-uno kūnui identifikuoti ir padėjo sugauti nusikaltėlius atliekant daugybę nusikaltimų, tačiau kas yra DNR pirštų atspaudai ir kaip jis gali identifikuoti asmenį?
DNR pirštų atspaudų ėmimo plėtra yra dar viena revoliucinė biotechnologijų pažanga. Ši technologija neapsiriboja tik biologiniais tyrimais, bet gali būti taikoma įvairiose srityse, įskaitant teismo ekspertizę, asmens identifikavimą ir ligų diagnostiką. Teismo medicinoje DNR pirštų atspaudai naudojami kaip įtikinami įrodymai ir atlieka svarbų vaidmenį sprendžiant nusikaltimus.
DNR pirštų atspaudų ėmimo koncepcija grindžiama tuo, kad kaip vieno žmogaus pirštų atspaudai skiriasi, taip ir vieno asmens DNR skiriasi. DNR yra dviejų vienas kitą papildančių grandinių struktūra, vadinama nukleotidais, kurie yra pagrindiniai DNR blokai. Priklausomai nuo juos sudarančių bazių, yra keturių tipų nukleotidai. Bazė yra azoto žiedas ir yra vieta, kurioje vyksta aukščiau paminėtos papildomos jungtys.
Kaip ir pirštų atspauduose, DNR pirštų atspauduose yra kiekvienam individui būdinga genetinė informacija, o išanalizavus skirtumus galima tiksliai identifikuoti konkretų asmenį. Tai gali būti naudojama įvairiems tikslams, įskaitant dingusių asmenų nustatymą, tėvystės tyrimus ir genetinių ligų diagnozavimą, o pastaraisiais metais technologija tapo sudėtingesnė ir patikimesnė.
Šiems DNR pirštų atspaudams analizuoti buvo pasiūlyti apribojimo fragmentų ilgio polimorfizmai (RFLP). Vidutiniškai dviejų skirtingų žmonių DNR skiriasi vienu skirtumu 1,000 nukleotidų, ir šie skirtumai vadinami lokusais. RFLP yra būdas identifikuoti asmenis lyginant kelis lokusus. Tačiau šias ilgas nukleotidų grandines lyginti po vieną nepraktiška, todėl naudojamas netiesioginis metodas. Šis metodas yra padalintas į tris etapus, iš kurių pirmasis yra DNR grandinės perpjovimas naudojant restrikcijos fermentus. Restrikcijos fermentai atpažįsta tam tikrą bazių seką ir nutraukia ryšius sekoje. Pavyzdžiui, restrikcijos fermentas EcoR I atpažįsta seką GAATTC ir nutraukia ryšį tarp nukleotidų su G ir A. Kadangi dviejų skirtingų žmonių DNR sekos skiriasi, skirsis ir restrikcijos fermentų perpjautų DNR grandinės fragmentų ilgiai. Antrasis žingsnis yra šių fragmentų sutvarkymas, kuris atliekamas geliui taikant pastovią įtampą, kol DNR fragmentai yra gelyje. Kadangi DNR yra neigiamai įkrauta, ji elektrostatiškai traukiama judėti nuo katodo prie anodo, judėjimo laipsnis priklauso nuo fragmentų masės. Galiausiai radioaktyvieji izotopai naudojami specifiniams DNR fragmentams identifikuoti. Radioizotopai yra cheminiai elementai, kurie yra nestabilūs dėl savo didelės masės ir išskiria energiją bangų pavidalu, kad stabilizuotųsi. Pridedama DNR dalis, susintetinta su radioaktyviuoju izotopu, kad ji komplementariai prisijungtų prie kai kurių DNR fragmentų, pridėtų antrajame etape. Kai susintetinti DNR fragmentai ir sujungti DNR fragmentai yra veikiami rentgeno spinduliais, radioaktyvieji izotopai sukelia jiems spalvą, o asmenis galima atpažinti lyginant spalvotus fragmentus.
Nors RFLP yra labai tikslūs, jiems reikia 25 ng (n = 10–9) ar daugiau nepažeistų DNR mėginių, todėl juos labai sunku naudoti nusikaltimo vietose. Geriausiu atveju nusikaltimo vietoje galite rasti plauką arba kraujo lašą, kuris yra mažesnis nei 1 ng DNR. Be to, po kurio laiko šiuose įkalčiuose esanti DNR suyra ir sugenda, todėl ji tampa netinkama naudoti RFLP.
Šie apribojimai buvo viena iš pagrindinių ankstyvųjų DNR analizės technologijų problemų, tačiau technologijų pažanga padėjo juos įveikti. Naujos technologijos leido gauti patikimus rezultatus naudojant mažesnius mėginius.
Kaip šios problemos sprendimas buvo pasiūlytas STR palyginimas su PGR. PCR reiškia polimerazės grandininę reakciją. Jis naudoja DNR polimerazės fermentus, dalyvaujančius DNR grandinių sintezėje, kad atkartotų DNR mėginį, o amplifikuotą DNR mėginį galima gauti iš pritaikyto DNR kiekio. PGR technologija negali būti naudojama RFLP mėginiams, nes ji gali replikuoti daugiausia nuo 1,000 2,000 iki XNUMX XNUMX nukleotidų. Todėl vidutiniškai bus tik vienas ar du RFLP lokusai, o tai yra per mažai, kad būtų galima nustatyti kaltininką tarp kelių įtariamųjų.
Kaip sprendimą Thomas Caskey pasiūlė naudoti DNR sekas, vadinamas STR, kad būtų galima identifikuoti asmenis. STR (Short Tandem Repeats) yra trumpos sekos, kurios kartojasi tam tikrose DNR chromosomų vietose. Kadangi kiekvienas asmuo turi skirtingą pakartojimų skaičių, signalai iš skirtingų STR fragmentų gali būti sujungti, kad būtų galima identifikuoti asmenį. Realiuose kriminaliniuose tyrimuose naudojama 13 STR tipų, sudarytų iš keturių sekų, kurias 1998 m. standartizavo CODIS. Kadangi STR yra trumpos grandinės, jas galima atkartoti naudojant PGR. PGR proceso metu į klonuotą DNR įtraukiami specifiniai nukleotidai. Šie specifiniai nukleotidai sugeria specifines šviesos juostas, o kai į jas šviečia lazeris, jie parodo tam tikrą spalvą. Tada, kaip ir RFLP, skirtingi STR gabalai dedami į gelį ir įjungiami įtampa. Aptikus ir palyginus skirtingų spalvų lazerių signalus, galima identifikuoti asmenis. STR analizė yra tokia tiksli, kad tikimybė, kad du skirtingi žmonės turės tą patį STR signalą, yra tik 1 iš 10^18.
STR analizės įdiegimas sukėlė perversmą kriminaliniuose tyrimuose. Tai ne tik padidino tikslumą ir patikimumą, bet ir leido gauti reikšmingos informacijos iš mikroskopinių įrodymų, rastų nusikaltimų vietose. Dėl to gerokai išaugo nusikaltimų išaiškinimo rodikliai ir suvaidino svarbų vaidmenį atleidžiant neteisėtai apkaltintus žmones.
Šiame straipsnyje palyginome du DNR pirštų atspaudų ėmimo metodus – RFLP ir STR kartu su PGR. Šiuolaikiniame pasaulyje, kur nusikaltimų metodai tampa vis sudėtingesni ir įvairesni, svarbu nepraleisti net menkiausių įkalčių, nes jie gali būti raktas į nusikaltėlį sugauti. Akivaizdu, kad STR ir toliau bus plačiai naudojami kriminaliniuose tyrimuose dėl didelio jautrumo ir tikslumo – dviejų savybių, leidžiančių identifikuoti asmenis net ir turint nedidelį DNR mėginių kiekį.
Todėl tikimasi, kad DNR pirštų atspaudų ėmimo technologija atliks dar svarbesnį vaidmenį atliekant būsimus nusikaltimų tyrimus. Tobulėjant technologijai, DNR analizė taps tikslesnė ir patikimesnė, o tai prisidės prie saugesnės ir teisingesnės aplinkos visai visuomenei.
