DNA fingerprinting, zwany także typowaniem DNA, profilowaniem DNA, genetycznym fingerprintingiem, genotypowaniem lub testowaniem tożsamości, w genetyce, metoda izolacji i identyfikacji zmiennych elementów w obrębie sekwencji par zasad DNA (kwasu dezoksyrybonukleinowego). Technika ta została opracowana w 1984 roku przez brytyjskiego genetyka Aleca Jeffreysa, po tym jak zauważył on, że pewne sekwencje wysoce zmiennego DNA (znane jako minisatelity), które nie przyczyniają się do funkcji genów, powtarzają się w obrębie genów. Jeffreys uznał, że każda osoba ma unikalny wzór minisatelitów (jedynymi wyjątkami jest wiele osób z jednej zygoty, takich jak identyczne bliźnięta).
© Jarrod Erbe/.com
Kiedy opracowano odcisk palca DNA?
Technika pobierania odcisków palców DNA została opracowana w 1984 roku przez brytyjskiego genetyka Aleca Jeffreysa, po tym jak zauważył on, że pewne sekwencje wysoce zmiennego DNA (znane jako minisatelity), które nie przyczyniają się do funkcji genów, powtarzają się w obrębie genów.
Dlaczego pobieranie odcisków palców DNA jest ważne?
Wczesne zastosowanie pobierania odcisków palców DNA było w sporach prawnych, zwłaszcza w celu pomocy w rozwiązywaniu przestępstw i ustalaniu ojcostwa. Jest ono również stosowane do identyfikacji dziedzicznych chorób genetycznych i może być wykorzystywane do identyfikacji zgodności genetycznej między dawcami i biorcami tkanek. Odciski palców DNA są również cennym narzędziem do potwierdzania rodowodu u zwierząt, takich jak psy czystej krwi i konie wyścigowe.
Jakie są niektóre obawy związane z wykorzystaniem odcisków palców DNA?
Zanieczyszczenie próbki, błędne procedury przygotowawcze i błędy w interpretacji wyników są głównymi źródłami błędów w odciskach palców DNA. Problemy te mogą powodować rozbieżności między dowodem biologicznym a dowodem prawnym w sprawach sądowych. W kryminalistyce potrzebne są duże ilości wysokiej jakości DNA, jednak próbki DNA często ulegają degradacji lub są pobierane pośmiertnie, co sprawia, że są gorszej jakości i mogą dawać mniej wiarygodne wyniki niż próbki uzyskane od żywej osoby.
Encyclopædia Britannica, Inc.See all videos for this article
Procedura tworzenia odcisku palca DNA składa się najpierw z uzyskania próbki komórek, takich jak skóra, włosy lub komórki krwi, które zawierają DNA. DNA jest ekstrahowane z komórek i oczyszczane. W oryginalnym podejściu Jeffreysa, które opierało się na technologii polimorfizmu długości fragmentów restrykcyjnych (RFLP), DNA było następnie cięte w określonych miejscach wzdłuż nici za pomocą białek zwanych enzymami restrykcyjnymi. Enzymy te wytwarzały fragmenty o różnej długości, które były sortowane poprzez umieszczenie ich na żelu, a następnie poddanie żelu działaniu prądu elektrycznego (elektroforeza): im krótszy fragment, tym szybciej przesuwał się w kierunku bieguna dodatniego (anody). Posortowane dwuniciowe fragmenty DNA poddawano następnie technice blottingu, w której rozdzielano je na pojedyncze nici i przenoszono na arkusz nylonowy. Fragmenty poddawano autoradiografii, w której wystawiano je na działanie sond DNA – kawałków syntetycznego DNA, które uczyniono radioaktywnymi i które wiązały się z minisatelitami. Fragmenty naświetlano następnie kliszą rentgenowską, a w każdym miejscu, do którego przyczepiła się radioaktywna sonda, powstawał ciemny ślad. Powstały w ten sposób wzór znaków mógł być następnie analizowany.
Atest opracowany przez Jeffreysa został wyparty przez metody oparte na wykorzystaniu łańcuchowej reakcji polimerazy (PCR) i tak zwanych mikrosatelitów (lub krótkich powtórzeń tandemowych, STRs), które mają krótsze jednostki powtórzeń (zazwyczaj od 2 do 4 par zasad długości) niż minisatelity (od 10 do ponad 100 par zasad długości). PCR wielokrotnie amplifikuje pożądany fragment DNA (np. specyficzny STR), tworząc tysiące kopii tego fragmentu. Jest to procedura zautomatyzowana, która wymaga jedynie niewielkiej ilości DNA jako materiału wyjściowego i działa nawet z częściowo zdegradowanym DNA. Po wyprodukowaniu odpowiedniej ilości DNA za pomocą PCR, dokładna sekwencja par nukleotydów w segmencie DNA może być określona za pomocą jednej z kilku metod sekwencjonowania biomolekularnego. Zautomatyzowany sprzęt znacznie zwiększył szybkość sekwencjonowania DNA i udostępnił wiele nowych praktycznych zastosowań, w tym wskazywanie segmentów genów, które powodują choroby genetyczne, mapowanie ludzkiego genomu, inżynierię roślin odpornych na suszę i produkcję leków biologicznych z genetycznie zmienionych bakterii.
Wczesne zastosowanie odcisków palców DNA było w sporach prawnych, zwłaszcza w celu pomocy w rozwiązywaniu przestępstw i ustalaniu ojcostwa. Od czasu jego opracowania, pobieranie odcisków palców DNA doprowadziło do skazania wielu przestępców i uwolnienia z więzienia wielu osób, które zostały niesłusznie skazane. Jednak doprowadzenie do sytuacji, w której identyfikacja naukowa pokrywa się dokładnie z dowodem prawnym, jest często problematyczne. Nawet pojedyncza sugestia o możliwości błędu jest czasami wystarczająca, aby przekonać ławę przysięgłych do nie skazywania podejrzanego. Zanieczyszczenie próbki, wadliwe procedury przygotowawcze i błędy w interpretacji wyników są głównymi źródłami błędów. Ponadto RFLP wymaga dużych ilości DNA wysokiej jakości, co ogranicza jego zastosowanie w kryminalistyce. Kryminalistyczne próbki DNA często ulegają degradacji lub są pobierane pośmiertnie, co oznacza, że są one gorszej jakości i mogą dawać mniej wiarygodne wyniki niż próbki uzyskane od żywej osoby. Niektóre z obaw związanych z odciskami palców DNA, a w szczególności z wykorzystaniem RFLP, ustąpiły wraz z rozwojem metod opartych na PCR i STR.