DNA tüpiseerimine

DNA tüpiseerimine ehk DNA profiili määramine on levinud meetod kriminalistikas, millega saab identifitseerida inimesi tänu igaühe individuaalsele DNA mustrile. Analüüsitavaks materjaliks võib olla veri, sülg, higi, karvad, nahk, luu ja muu bioloogiline materjal, mille rakud sisaldavad DNAd. Meetodit kasutatakse ka põlvnemise kindlakstegemisel ja säilmete identifitseerimisel. 1984. aastal avastas Alec Jeffreys, et igal isikul on ainult talle omane DNA muster ehk DNA sõrmejälg, mille alusel on võimalik isikuid identifitseerida. 1983. ja 1986. aastal vägistati ning tapeti Leicesteris kaks briti tüdrukut. Kuna mõrvad toimusid samas piirkonnas ja olid sarnaste tundemärkidega, kahtlustas politsei küll ühte meest, kuid lähemal uurimisel osutus too süütuks. 1986. aastal tegi Inglise politsei Alec Jeffreysile ettepaneku aidata neid mõrvade uurimisel. Töö tulemusena vabastati süütu mees ning mõisteti süüdi tegelik kurjategija. 1980. aastatel oli kasutusel metoodika, mis oli väga töömahukas ning vajas suures koguses DNAd, mida on sündmuskohalt tihti keeruline leida. Praeguseks ajaks on kohtuekspertiisialane DNA analüüsi tehnoloogia ning metoodikad kiirelt arenenud ning kvaliteetne DNA profiil on võimalik kätte saada lühikese aja jooksul väga väikesest hulgast bioloogilisest materjalist. Lisaks inimese DNA uurimisele analüüsitakse ka loomade, taimede, putukate, bakterite ja seente DNA-d. DNA profiili määramiseks on eri aegadel kasutatud mitmeid meetodeid. Kõige esimene kasutatav meetod oli RFLP (ingl restriction fragment length polymorphism) analüüs, mille käigus kasutati restriktsiooni ning analüüsiti VNTR (ingl variable number tandem repeat) järjestusi. See meetod on ülimalt ajakulukas ja nõuab palju hea kvaliteediga DNAd, mida ei ole tihti võimalik sündmuskohalt leida. Kümme aastat hiljem vahetati RFLP-meetod välja STR (ingl short tandem repeat) järjestuste analüüsimeetodiga. STR-analüüs on kiirem ning analüüsiks piisab üsna väikesest bioloogilise materjali kogusest. Tänapäeval kasutatakse DNA tüpiseerimiseks meetodit, mille käigus uuritakse üksteise järel korratud lühikesi kordusjärjestusi ehk STR järjestusi. Nendes kordusjärjestustes esineb nii suur varieeruvus, et iga indiviid on seetõttu teistest eristatav. Analüüsi käigus amplifitseeritakse ehk kordistatakse (baseerub polümeraasi ahelreaktsiooni metoodikal) uuritavas proovis kindlaid DNA järjestusi. PCRi (ingl polymerase chain reaction) tulemusena tehakse nendest järjestustest miljoneid koopiaid. Amplifitseeritud fragmendid lahutatakse ja määratakse kindlaks nende pikkus kapillaarelektroforeesiga. Kriminalistikas analüüsitakse nii autosoomsetes kromosoomides esinevaid kordusjärjestusi (auto-STR) kui ka Y-kromosoomis esinevaid kordusjärjestusi (Y-STR). Uuritavad DNA järjestused peavad olema võimalikult lühikesed, sest kohtuekspertiisialaste DNA analüüside puhul uuritakse väga mitmekesist bioloogilist materjali, DNA võib olla lagunenud ning proovid võivad sisaldada aineid, mis takistavad DNA analüüsimist. Enamikus testsüsteemides jäävad uuritavate lookuste pikkused vahemikku 90–500 aluspaari. Lagunenud DNA uurimiseks on välja töötatud testsüsteeme, kus uuritavate lookuste pikkused jäävad vahemikku 70–290 aluspaari (mini-STRid). Lisaks on STR markerite valimisel olulisteks kriteeriumideks veel järgmised omadused: markeritel peavad olema võimalikult madalad saatepiigid, mistõttu enamasti kasutatakse tetranukleotiidseid kordusi; erinevad markerid peavad asuma erinevates kromosoomides või samas kromosoomis üksteisest väga kaugel – ei tohi valida aheldunud markereid; markeritel peab olema madal mutatsiooni tase; nad peavad olema töökindlad ja reprodutseeritavad koos teiste markeritega; omama kõrget diskrimineerimisvõimet. DNA analüüsi tulemusel saadud profiilid on võrreldavad teiste laborite tulemustega juhul, kui on analüüsitud samu markereid. 1997. aastal valiti Ameerika Ühendriikides välja 13 STR lookust, mida pidid hakkama kasutama kõik laborid üle riigi. Euroopas valiti kohustuslikud STR lookused välja 1999. aastal. Lookuste komplekt nimetati ESS (ingl European Standard Set) lookusteks ning see sisaldas seitset lookust. 2009. aastal suurendati lookuste arvu 12 lookuseni. See oli vajalik ennekõike riigiti kasvavate DNA andmebaaside tõttu ning vältimaks valepositiivsete kokkulangevuste saamist DNA andmebaasist otsimisel nii riigisiseselt kui ka DNA andmete vahetamisel riikide vahel. Kohustuslikke lookusi peavad kasutama kõik Euroopa riigid . 2010. aastal alustati Ameerika Ühendriikides diskussiooni teemal, et senist kohustusliku 13 lookuse asemel võiks kohustuslike lookuste arvu suurendada 18 lookuseni. Lisada tahetakse 5 ESS lookust. Y-kromosoomi ehk meessugukromosoomi analüüsi saab kasutada põlvnemise kindlakstegemiseks, migratsiooni ajaloo uurimisel ja kohtuekspertiisialastes DNA analüüsides. Y-kromosoomi analüüs on hea vahend põlvnemise uurimisel, sest Y-kromosoom pärandub isalt pojale ning seetõttu on kõigil sama meesliini pidi põlvnevatel isikutel sama Y-kromosoomi haplotüüp. Kriminalistika valdkonnas annab Y-kromosoomi analüüs palju informatsiooni proovide puhul, kus on palju naisisiku DNAd ning vähestes kogustes meesisiku DNAd (nt kuriteod, kus ohvriks on naine ja kurjategijaks meesisik). Y-kromosoomi analüüsil saadud haplotüüp ei ole unikaalne, sest see esineb veel uuritud isiku meesliini sugulastel. Mitokondriaalse DNA (mtDNA) analüüsi kasutatakse sugulusanalüüside ja säilmete identifitseerimise puhul. mtDNA pärandub edasi emaliini pidi ja antakse edasi nii tütardele kui ka poegadele. mtDNA on võrreldes tuumse DNAga vastupidavam tänu oma rõngaskromosoomile, mis ei lase nt DNAd lagunevatel ensüümidel kinnituda DNA otstesse. Seetõttu on mtDNAd võimalik analüüsida ka lagunenud koes. mtDNA analüüsil saadud haplotüüp ei ole unikaalne, sest see esineb veel uuritud isiku emaliini sugulastel. mtDNAs on kolm hüpervariaabelset piirkonda (HV1, HV2, HV3), mida uuritakse kasutades sekveneerimismetoodikat. Haplotüübi määramiseks võrreldakse saadud nukleotiidset järjestust referentsjärjestusega, milleks kasutatakse CRS (ingl Cambridge Reference Sequence) järjestust. Kui uuritaval proovil esinevad erinevused referentsjärjestusega, siis need erinevused märgitakse üles – millises positsioonis ning kas tegu on deletsiooni, insertsiooni või asendusega. Lisaks võrreldakse saadud mtDNA haplotüüpi võrdlusisiku proovist saadud mtDNA haplotüübiga. Esimene DNA andmebaas loodi 1995. aastal Inglismaal. Esimese viie aastaga sisestati andmebaasi üle 500 000 DNA profiili. 2010. aastaks oli see arv tõusnud nelja miljonini. DNA andmebaaside kasutuselevõtt aitas Inglismaal kaasa üle 50 000 kriminaaluurimisele. 13. oktoobril 1998 tõi FBI (ingl Federal Bureau of Investigation) välja üle Ameerika kasutatava CODISe (ingl Combined DNA Index System) nimelise DNA andmebaasi tarkvara. 2010. aastaks oli Ameerika CODISes rohkem kui üheksa miljonit DNA profiili. CODIS-e tarkvara kasutavad paljud riigid üle maailma, sealhulgas ka Eesti. Samas on ka neid DNA laboreid, kes siiani kasutavad DNA andmete hoiustamiseks ja töötlemiseks enda loodud tarkvara. 27. mail 2005 allkirjastasid Austria, Belgia, Holland, Luksemburg, Saksamaa, Prantsusmaa ja Hispaania Prümi lepingu, mille eesmärgiks on lihtsustada DNA profiilide, sõrmejälgede ning sõiduki registriandmete vahetust nende seitsme Euroopa riigi vahel. Euroopa Komisjon võttis Prümi lepingu vastu kaks aastat hiljem. Lepingu vastuvõtmine muutis nende andmete automatiseeritud vahetuse kohustuslikuks kõikide Euroopa Liidu liikmesriikide vahel. 2012. aasta keskel sai Eesti Euroopa Komisjonilt loa alustada DNA andmete vahetust. Enamasti vahetatakse kahtlusaluste ja/või süüdimõistetute ning ühelt isikult pärinevaid sündmuskoha profiile, kuid on ka riike, kus on lubatud vahetada ka tuvastamata isikute DNA profiile. Vahetatavate DNA profiilide kategooriad on määranud iga riik oma seadustega. Aaspõllu A. Pärilikkusaine DNA eristab meid teistest ja üksteisest. 09.10.2015 Jeffreys A.J., Wilson V., Thein S.W. 1985. Hypervariable minisatellite regions in human DNA. Nature, 314, 67–73. Wambaugh J. 1989. The Blooding. New York Bantam Books. New York City. Lanno Ü., Kaing H., Sadam M., Riikoja A., Rodi K., Randmäe H., Eskor L., Kristjankroon E., Kriiska-Maiväli K., Ivask I., Mei E., Juhe A., Rausberg P., Laanet S., Saarik V., Toomet M., Tõns K., Rebane H., Rodes L., Rump M., Rosin G., Olt O., Lindmäe H., Nõmm O. 2013. DNA Ekspertiis. Kriminalistikaekspertiisid. Tallinn. Paar OÜ. 55–124. University of Leicester. History of DNA profiling. 09.10.2015 Carracedo A., Lareu M.V. 1998. Development of new STRs for forensic casework: criteria for selection, sequencing & population data and forensic validation. 9th International Symposium on Human Identifcation Oral Presentation. Institute of Legal Medicine. University of Santiago de Compostela, Spain. Gill P., Urquhart A., Millican E., Oldroyd N., Watson S., Sparkes R., Kimpton C. P. 1996. A new method of STR interpretation using inferential logic-development of a criminal intelligence database. International Journal of Legal Medicine, 109, 14–22. Budowle B., Moretti T. R., Niezgoda S. J., Brown B. L. 1998.CODIS and PCR-Based Short Tandem Repeat Loci: Law Enforcement Tools. 2nd International Symposium on Human Identifcation Oral Presentation. Forensic Science Research and Training Center, FBI Academy, Quantico, VA, USA. Forensic Science Systems Unit, FBI Laboratory, Washington, D.C., USA. Gill P., Fereday L., Morling N., Schneider P. M. 2006. The evolution of DNA databases – recommendations for new European STR loci. Forensic Science International, 156, 242–244. Schneider P. M. 2009. Expansion of the European Standard Set of DNA Database Loci – the Current Situation. Institute of Legal Medicine, University Hospital of Cologne, Germany. FBI. Combined DNA Index System (CODIS). 09.10.2015 Butler J. M. 2011. Advanced topics in forensic DNA typing: methodology. Academic Press. Waltham, Massachusetts. 213, 219, 411–412 , 416–417. Rudin N., Inman K. 2002. An Introduction to Forensic DNA Analysis. 2nd edition. CRC Press. Boca Raton, Florida. 147. Sisekaitseakadeemia. Prümi leping. 09.10.2015