DNA vingerafdruk
Je hebt nu DNA geïsoleerd uit je wangslijmvliescellen. Is al dit DNA geschikt voor het maken van een DNA-profiel? Of moeten we ons beperken tot een deel van het DNA-materiaal? Daar gaan we nu dieper op in.
Je ontdekt welk deel van het DNA geschikt is voor het maken van een DNA-profiel. Met een gegeven DNA-profiel leer je hoe je een matchkans kunt berekenen. Dat wil zeggen: de kans dat een (niet-verwant) persoon toevallig hetzelfde volledige DNA-profiel heeft. Ten slotte is er aandacht voor de vraag wat precies de betekenis is van zo'n 'match'.
Wat moet je weten?
Hoewel cellen verschillen in bouw en functie, is het belangrijk om te weten dat iedere cel in het menselijk lichaam hetzelfde DNA bevat. Het maakt voor vergelijkend DNA-onderzoek dus niet uit van welk deel van het lichaam het biologische spoor afkomstig is.
Een DNA-molecuul zou je je kunnen voorstellen als een gedraaide touwladder. Het molecuul bestaat uit twee ketens (de touwen van de ladder) van vier soorten bouwstenen (Adenine (A), Thymine (T), Cytosine (C) en Guanine (G)). De volgorde van deze bouwstenen in de keten bepaalt de erfelijke code. Elke bouwsteen uit de ene keten is met een bouwsteen van de andere keten verbonden (de treden van de ladder).
Figuur 10. De chemische structuur van DNA. Blauw, rood, groen en paars: basen. Oranje: deoxyribosegroep. Geel: fosfaatgroep.
(http://nl.wikipedia.org/wiki/DNA)?
Figuur 11. Chromosomen van de mens
(http://en.wikivisual.com/index.php/Chromosome)
In elke menselijke cel is het DNA verdeeld over 23 paren chromosomen (figuur 11). Van elk paar is het ene chromosoom van de vader geërfd en het andere van de moeder. Voor elke boodschap op het DNA heb je dan ook een variant van je vader, en een variant van je moeder meegekregen.
Een klein deel van het DNA (het exongedeelte, ongeveer 2%) bevat informatie voor de erfelijke eigenschappen, zoals geslachtskenmerken en haarkleur. Het overgrote deel (het introngedeelte, ongeveer 98%) codeert niet (is niet verantwoordelijk) voor erfelijke eigenschappen. Sommige plaatsen op het niet-coderende DNA zijn per persoon sterk verschillend. Die plaatsen bestaan uit zich herhalende stukjes (Short Tandem Repeats (STRs) van de vier hierboven genoemde bouwstenen; bijvoorbeeld TCATTCATTCAT. Zulke plaatsen heten hypervariabele gebieden. Het aantal malen dat zo'n stukje zich herhaalt, verschilt per persoon. Daardoor zijn de hypervariabele gebieden bijzonder geschikt voor vergelijkend DNA-onderzoek.
Een DNA-profiel van een persoon beschrijft, van minstens tien hypervariabele gebieden in het DNA, hoeveel herhalingen zich in elk gebied bevinden.
Op website 9 kun je meer over DNA zien, b.v. bij de animaties 'DNA' en 'introns en exons' en bij de afbeeldingen 'overzicht bouw DNA'.
?
Wat ga je doen?
Figuur 12. Short Tandem Repeats. http://www.dna.gov/training/strdata/
Voor het maken van een DNA-profiel zijn slechts beperkte delen van het DNA geschikt: de hypervariabele gebieden. Deze gebieden bestaan uit zich steeds herhalende eenheden, de Short Tandem Repeats (STRs). Het aantal herhalingen verschilt sterk per persoon en is daardoor geschikt voor vergelijkend DNA-onderzoek.
De plaats van een hypervariabel gebied op het DNA heet een locus (meervoud is loci). Bij forensisch DNA-onderzoek kijkt men naar minstens tien verschillende loci, die allemaal op verschillende chromosomen liggen. In tabel 1 kun je zien op welke chromosomen de loci liggen die voor het forensische onderzoek worden gebruikt. Uiteraard onderzoekt men bij ieder persoon en ieder spoor dezelfde loci.
De loci hebben een combinatie van letters en/of cijfers als aanduiding gekregen, bijvoorbeeld D2S1338. Deze locus ligt, zoals je in tabel 1 kunt zien, op chromosoom 2.
Tabel 1. DNA-kenmerken en hun plaats op de chromosomen.
Het DNA-kenmerk van een locus wordt aangeduid met een cijfer. Het cijfer staat voor het aantal herhalingen van het repeterende stukje DNA. Neem opnieuw locus D2S1338. Zoals je in Tabel 2 kunt zien varieert het aantal herhalingen van locus D2S1338 van 15 tot en met 27. Van deze locus zijn dus 13 verschillende vormen, oftewel DNA-kenmerken, bekend. Een ander woord voor DNA-kenmerk is allel (meervoud: allelen).
Tabel 2. DNA-kenmerken van verschillende loci.
In elke cel is het DNA verdeeld over 23 paren chromosomen. Van elk paar is het ene chromosoom van de vader geërfd en het andere van de moeder.
Een locus komt in een cel dus in tweevoud voor: eenmaal in het van de vader geërfde chromosoom en eenmaal in het van de moeder geërfde chromosoom. Bij het opstellen van een DNA-profiel moet je hiermee rekening houden.
Bij een onderzocht persoon kan in locus D2S1338 het ene chromosoom (bijvoorbeeld dat van de vader afkomstig is) een serie van 17 repeterende stukjes DNA bevatten. Bij dezelfde persoon kan in locus D2S1338 het andere chromosoom (dat van de moeder afkomstig is) een serie van 20 repeterende stukjes DNA bevatten. Dan heeft locus D2S1338 bij die onderzochte persoon de DNA-kenmerken 17 en 20 (notatie 17/20).
Bij forensisch DNA-onderzoek streeft men ernaar om een compleet DNA-profiel te verkrijgen. Om dit te bewerkstelligen onderzoekt men de DNA-kenmerken van minstens tien verschillende loci, verdeeld over 10 verschillende paren chromosomen (Figuur 13). De kans dat twee verschillende mensen op één locus dezelfde DNA-kenmerken hebben is vrij groot, maar de kans dat ze op alle tien de loci dezelfde DNA-kenmerken hebben, is heel erg klein.
Alleen als binnen een DNA-profiel alle tien onderzochte loci waarneembaar zijn, kan men spreken van een volledig DNA-profiel. Hoe vollediger het DNA-profiel, des te kleiner de kans dat een ander persoon hier op aarde hetzelfde profiel vertoont.
Figuur 13. Een volledig DNA-profiel
Bij vergelijkend DNA-onderzoek vergelijkt een forensisch onderzoeker het DNA-profiel van een biologisch spoor met het DNA-profiel van een verdachte, een slachtoffer of andere betrokkenen. Hierbij zijn twee resultaten denkbaar: of de DNA-profielen verschillen, of ze zijn aan elkaar gelijk. Verschillen de DNA-profielen van elkaar, dan betekent dit dat de onderzochte (verdachte) persoon niet de donor is van dit spoor.
Als het DNA-profiel van het spoor overeenkomt met het DNA-profiel van een persoon, dan spreekt men van een 'match'. De kans dat iemand toevallig hetzelfde volledige DNA-profiel heeft als het spoor, is kleiner dan één op de miljard (behalve als het bij het spoor en de verdachte toevallig net om een eeneiige tweeling gaat). Dit betekent dat het biologische spoor met een hoge mate van waarschijnlijkheid afkomstig is van de verdachte.Om de bewijswaarde van identieke DNA-profielen te bepalen is het van belang te weten hoe groot de kans is dat de DNA-profielen bij toeval identiek zijn. Daarvoor is kansberekening nodig.
In het werkdocument bij les H (DNA-profiel en matchkans) vind je een uitleg van hoe een DNA-match berekend wordt.
Open je werkdocument theorie en werk les H, opdracht 1 t/m 8 uit. Zorg aan het eind van de les dat je je resultaten opslaat in je persoonlijke map 'werkdocumenten forensisch onderzoek'.
Werkdocument theorie Les H: DNA vingerafdruk
Wat ga je leren?
Je moet kunnen beschrijven hoe het DNA is opgebouwd, en hoe het verdeeld is in introns en exons.
Je moet kunnen beschrijven welk deel van het DNA geschikt is voor het maken van een DNA-profiel en waarom daar meerdere loci voor gebruikt worden.
Je moet met een gegeven DNA-profiel een matchkans kunnen berekenen, dat wil zeggen de kans dat een (niet-verwant) persoon toevallig hetzelfde DNA-profiel heeft. Ten slotte moet je weten wat de betekenis is van een 'match'.
