DNA fingerprinting, ook wel DNA-typering, DNA-profilering, genetische vingerafdruk, genotypering, of identiteitsbepaling genoemd, in de genetica, methode om variabele elementen binnen de basenpaarvolgorde van DNA (desoxyribonucleïnezuur) te isoleren en te identificeren. De techniek werd in 1984 ontwikkeld door de Britse geneticus Alec Jeffreys, nadat hij had opgemerkt dat bepaalde sequenties van zeer variabel DNA (bekend als minisatellieten), die niet bijdragen tot de functies van genen, binnen genen worden herhaald. Jeffreys ontdekte dat elk individu een uniek patroon van minisatellieten heeft (de enige uitzonderingen zijn meerdere individuen uit één zygote, zoals eeneiige tweelingen).
© Jarrod Erbe/.com
Wanneer werd DNA-fingerprinting ontwikkeld?
De techniek van DNA-fingerprinting werd in 1984 ontwikkeld door de Britse geneticus Alec Jeffreys, nadat hij had opgemerkt dat bepaalde sequenties van zeer variabel DNA (bekend als minisatellieten), die niet bijdragen aan de functies van genen, binnen genen worden herhaald.
Waarom zijn DNA-vingerafdrukken belangrijk?
Een vroege toepassing van DNA-vingerafdrukken was in juridische geschillen, met name om misdaden te helpen oplossen en het vaderschap vast te stellen. Het wordt ook gebruikt om erfelijke genetische ziekten te identificeren en kan worden gebruikt om genetische overeenkomsten tussen weefseldonoren en -ontvangers vast te stellen. DNA-vingerafdrukken zijn ook een waardevol hulpmiddel voor het bevestigen van de afstamming bij dieren, zoals raszuivere honden en renpaarden.
Wat zijn enkele bezwaren tegen het gebruik van DNA-vingerafdrukken?
Verontreiniging van monsters, foutieve voorbereidingsprocedures en fouten bij de interpretatie van resultaten zijn belangrijke bronnen van fouten bij DNA-vingerafdrukken. Deze problemen kunnen leiden tot discrepanties tussen biologisch bewijs en wettig bewijs in rechtszaken. Bij forensisch onderzoek zijn grote hoeveelheden DNA van hoge kwaliteit nodig, maar forensische DNA-monsters zijn vaak aangetast of worden postmortaal verzameld, waardoor ze van mindere kwaliteit zijn en minder betrouwbare resultaten kunnen opleveren dan monsters van een levende persoon.
Encyclopædia Britannica, Inc.See all videos for this article
De procedure voor het maken van een DNA-vingerafdruk bestaat uit het eerst verkrijgen van een monster van cellen, zoals huid-, haar- of bloedcellen, die DNA bevatten. Het DNA wordt uit de cellen geëxtraheerd en gezuiverd. In Jeffreys’ oorspronkelijke aanpak, die gebaseerd was op de restrictiefragmentlengtepolymorfismetechnologie (RFLP), werd het DNA vervolgens op specifieke punten van de streng doorgesneden met behulp van eiwitten die restrictie-enzymen worden genoemd. De enzymen produceerden fragmenten van verschillende lengte die werden gesorteerd door ze op een gel te leggen en de gel vervolgens aan een elektrische stroom te onderwerpen (elektroforese): hoe korter het fragment, hoe sneller het naar de positieve pool (anode) bewoog. De gesorteerde dubbelstrengs DNA-fragmenten werden vervolgens onderworpen aan een blottingtechniek waarbij zij in afzonderlijke strengen werden gesplitst en overgebracht op een nylonvel. De fragmenten ondergingen autoradiografie waarbij ze werden blootgesteld aan DNA-probes – stukjes synthetisch DNA die radioactief waren gemaakt en die zich aan de minisatellieten bonden. Een stuk röntgenfilm werd vervolgens blootgesteld aan de fragmenten, en op elk punt waar een radioactieve sonde was vastgehecht, werd een donkere markering geproduceerd. Het resulterende patroon van markeringen kon vervolgens worden geanalyseerd.
De door Jeffreys ontwikkelde test is vervangen door benaderingen die zijn gebaseerd op het gebruik van de polymerase-kettingreactie (PCR) en zogenaamde microsatellieten (of korte tandem herhalingen, STR’s), die kortere herhalingseenheden hebben (meestal 2 tot 4 basenparen lang) dan minisatellieten (10 tot meer dan 100 basenparen lang). PCR amplificeert het gewenste DNA-fragment (b.v. een specifieke STR) vele malen, waardoor duizenden kopieën van het fragment worden gemaakt. Het is een geautomatiseerde procedure die slechts kleine hoeveelheden DNA als uitgangsmateriaal vereist en zelfs werkt met gedeeltelijk gedegradeerd DNA. Zodra met PCR een toereikende hoeveelheid DNA is geproduceerd, kan de exacte volgorde van de nucleotideparen in een DNA-segment worden bepaald met behulp van een van de verschillende biomoleculaire sequencingmethoden. Geautomatiseerde apparatuur heeft de snelheid van DNA-sequencing sterk opgevoerd en heeft veel nieuwe praktische toepassingen mogelijk gemaakt, zoals het opsporen van gensegmenten die genetische ziekten veroorzaken, het in kaart brengen van het menselijk genoom, het ontwikkelen van droogteresistente planten en het produceren van biologische geneesmiddelen uit genetisch gemodificeerde bacteriën.
Een vroege toepassing van DNA-vingerafdrukken was in juridische geschillen, met name om misdrijven te helpen oplossen en het vaderschap vast te stellen. Sinds de ontwikkeling ervan hebben DNA-vingerafdrukken geleid tot de veroordeling van talrijke misdadigers en tot de vrijlating uit de gevangenis van vele personen die ten onrechte waren veroordeeld. Het is echter vaak problematisch om wetenschappelijke identificatie precies te laten samenvallen met wettig bewijs. Zelfs een enkele suggestie van de mogelijkheid van een fout is soms voldoende om een jury ervan te overtuigen een verdachte niet te veroordelen. Besmetting van het monster, gebrekkige bereidingsprocedures en fouten bij de interpretatie van de resultaten zijn belangrijke bronnen van fouten. Bovendien zijn voor RFLP grote hoeveelheden DNA van hoge kwaliteit nodig, wat de toepassing ervan in de forensische wetenschap beperkt. Forensische DNA-monsters zijn vaak aangetast of worden postmortaal verzameld, wat betekent dat zij van mindere kwaliteit zijn en minder betrouwbare resultaten kunnen opleveren dan monsters die van een levende persoon zijn verkregen. Sommige van de problemen met DNA-vingerafdrukken, en met name het gebruik van RFLP, zijn verdwenen met de ontwikkeling van PCR- en STR-gebaseerde benaderingen.