DNA fingerprinting, chiamato anche DNA typing, DNA profiling, genetic fingerprinting, genotyping, o identity testing, in genetica, metodo per isolare e identificare elementi variabili nella sequenza di coppie di basi del DNA (acido desossiribonucleico). La tecnica è stata sviluppata nel 1984 dal genetista britannico Alec Jeffreys, dopo aver notato che alcune sequenze di DNA altamente variabili (note come minisatelliti), che non contribuiscono alle funzioni dei geni, sono ripetute all’interno dei geni. Jeffreys riconobbe che ogni individuo ha un modello unico di minisatelliti (le uniche eccezioni sono gli individui multipli da un singolo zigote, come i gemelli identici).
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Quando è stato sviluppato il DNA fingerprinting?
La tecnica del DNA fingerprinting è stata sviluppata nel 1984 dal genetista britannico Alec Jeffreys, dopo aver notato che alcune sequenze di DNA altamente variabili (note come minisatelliti), che non contribuiscono alle funzioni dei geni, si ripetono all’interno dei geni.
Perché è importante l’impronta del DNA?
Un primo uso dell’impronta del DNA è stato nelle controversie legali, in particolare per aiutare a risolvere i crimini e per determinare la paternità. Viene anche usato per identificare malattie genetiche ereditarie e può essere usato per identificare le corrispondenze genetiche tra donatori e riceventi di tessuti. L’impronta del DNA è anche uno strumento prezioso per confermare il pedigree negli animali, come i cani di razza e i cavalli da corsa.
Quali sono le preoccupazioni sull’uso dell’impronta del DNA?
La contaminazione dei campioni, le procedure di preparazione errate e gli errori di interpretazione dei risultati sono le principali fonti di errore nell’impronta del DNA. Questi problemi possono causare discrepanze tra la prova biologica e la prova legale nei casi giudiziari. Nella medicina legale, sono necessarie grandi quantità di DNA di alta qualità, ma i campioni di DNA forense sono spesso degradati o raccolti post mortem, rendendoli di qualità inferiore e soggetti a produrre risultati meno affidabili dei campioni ottenuti da un individuo vivo.
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La procedura per creare un’impronta digitale del DNA consiste nell’ottenere prima un campione di cellule, come quelle della pelle, dei capelli o del sangue, che contengono DNA. Il DNA viene estratto dalle cellule e purificato. Nell’approccio originale di Jeffreys, basato sulla tecnologia del polimorfismo della lunghezza dei frammenti di restrizione (RFLP), il DNA viene poi tagliato in punti specifici lungo il filamento con proteine note come enzimi di restrizione. Gli enzimi producevano frammenti di varia lunghezza che venivano ordinati mettendoli su un gel e poi sottoponendoli a una corrente elettrica (elettroforesi): più corto era il frammento, più velocemente si muoveva verso il polo positivo (anodo). I frammenti di DNA a doppio filamento selezionati sono stati poi sottoposti a una tecnica di blotting in cui sono stati divisi in singoli filamenti e trasferiti su un foglio di nylon. I frammenti sono stati sottoposti ad autoradiografia in cui sono stati esposti a sonde di DNA – pezzi di DNA sintetico che sono stati resi radioattivi e che si sono legati ai minisatelliti. Un pezzo di pellicola a raggi X è stato poi esposto ai frammenti, e un segno scuro è stato prodotto in ogni punto in cui una sonda radioattiva si era attaccata. Il modello risultante dei segni poteva quindi essere analizzato.
Il saggio sviluppato da Jeffreys è stato soppiantato da approcci che si basano sull’uso della reazione a catena della polimerasi (PCR) e dei cosiddetti microsatelliti (o ripetizioni tandem brevi, STR), che hanno unità di ripetizione più corte (in genere da 2 a 4 coppie di basi di lunghezza) rispetto ai minisatelliti (da 10 a più di 100 coppie di basi di lunghezza). La PCR amplifica il frammento di DNA desiderato (ad esempio, una specifica STR) più volte, creando migliaia di copie del frammento. È una procedura automatizzata che richiede solo piccole quantità di DNA come materiale di partenza e funziona anche con DNA parzialmente degradato. Una volta prodotta una quantità adeguata di DNA con la PCR, la sequenza esatta delle coppie di nucleotidi in un segmento di DNA può essere determinata utilizzando uno dei diversi metodi di sequenziamento biomolecolare. L’attrezzatura automatizzata ha aumentato notevolmente la velocità del sequenziamento del DNA e ha reso disponibili molte nuove applicazioni pratiche, tra cui l’individuazione di segmenti di geni che causano malattie genetiche, la mappatura del genoma umano, l’ingegneria delle piante resistenti alla siccità e la produzione di farmaci biologici da batteri geneticamente modificati.
Un primo uso delle impronte digitali del DNA era nelle controversie legali, in particolare per aiutare a risolvere i crimini e per determinare la paternità. Dal suo sviluppo, l’impronta del DNA ha portato alla condanna di numerosi criminali e alla liberazione dal carcere di molti individui erroneamente condannati. Tuttavia, far coincidere esattamente l’identificazione scientifica con la prova legale è spesso problematico. Anche un solo accenno alla possibilità di errore è a volte sufficiente a convincere una giuria a non condannare un sospetto. La contaminazione del campione, le procedure di preparazione sbagliate e gli errori di interpretazione dei risultati sono le principali fonti di errore. Inoltre, la RFLP richiede grandi quantità di DNA di alta qualità, il che limita la sua applicazione nella medicina legale. I campioni di DNA forense sono spesso degradati o raccolti post mortem, il che significa che sono di qualità inferiore e soggetti a produrre risultati meno affidabili rispetto ai campioni ottenuti da un individuo vivo. Alcune delle preoccupazioni relative alle impronte digitali del DNA, e in particolare l’uso della RFLP, si sono attenuate con lo sviluppo di approcci basati su PCR e STR.