Je leest:

De vingerafdruk van DNA

De vingerafdruk van DNA

Auteur: | 13 juli 2009

Het verschil tussen jouw DNA en dat van een chimpansee is niet zo groot: 98 procent van ons DNA komt overeen. Toch zien we er heel verschillend uit. Dat zit ’em in die 2%. Hoewel dat maar een klein stukje DNA is, kunnen onderzoekers toch heel precies vaststellen of twee DNA-monsters identiek zijn, door het maken van een DNA-profiel. Hoe gaat zoiets in z’n werk?

In 1985 ontdekten Alec Jeffreys en zijn medewerkers aan de universiteit van Leicester dat bepaalde gebieden van het langgerekte DNA-molecuul ‘polymorfie’ vertoont. Polymorfie betekent dat een specifiek stukje DNA voor elk mens verschilt. Er zijn verschillende typen polymorfie. Door polymorfie is DNA net als een vingerafdruk: alle mensen hebben DNA dat voor een aanzienlijk deel gelijk is, maar op details is het toch voor iedereen verschillend. Het woord ‘vingerafdruk’ komt terug in een techniek die Jeffreys ontwikkelende op basis van zijn ontdekking: DNA-fingerprinting. In dit artikel lees je hoe het maken van zo’n DNA-vingerafdruk in zijn werk gaat.

Structuur van een DNA-molecuul.

Short Tandem Repeats

Een Short Tandem Repeat (STR) is een praktijkvoorbeeld van polymorfie. Het is een bepaalde DNA-sequentie die bij iedereen voorkomt, maar op een verschillende manier: de sequentie herhaalt zichzelf een aantal keer op een specifiek plekje van elke DNA-streng. Bijvoorbeeld de sequentie AATCAATCAATCAATCAATCAAT. Bij de ene persoon zal deze zich twintig keer herhalen terwijl dat bij een andere persoon slechts tien keer is. Er zijn verschillende van deze ‘herhalende sequenties’ bekend bij de mens.

De sleutel bij DNA-fingerprinting ligt in deze STRs. In forensisch onderzoek worden deze stukjes DNA gebruikt om vast te stellen of DNA uit een haarzakje gevonden op het plaats delict overeenkomt met een ander gevonden DNA monster. Door alleen de STRs te analyseren kan een onderzoeker een DNA-profiel maken voor beide monsters, zonder dat hij de complete moleculen hoeft te vergelijken.

Het recept

Om een DNA-profiel te maken is veel en zorgvuldig werk nodig. Het recept daarvoor is in grote lijnen altijd uit dezelfde stappen opgebouwd, zoals zichtbaar in onderstaande figuur:

Medium
Nederlands Forensisch Instituut
  • Extractie van DNA Om zuiver DNA te kunnen analyseren, moet de onderzoeker het DNA uit zijn jasje zien te krijgen: uit de cel dus. Door het celmembraan kapot te maken en de eiwitten waar het DNA omheen zit gerold te denatureren, houd je onderin je reageerbuisje zuiver DNA over.
  • Amplificatie van DNA Vaak is geboefte niet zo vriendelijk om al te veel DNA achter te laten op de plaats delict. Als de onderzoekers niet voldoende DNA beschikbaar hebben voor verdere analyse, moeten ze het DNA vermeerderen, ook wel amplificeren genoemd. Dat is mogelijk met de zogenaamde Polymerase Chain Reaction (PCR). De techniek is grofweg is deels afgekeken van de manier waarop DNA zichzelf repliceert in cellen. Op deze manier kan de onderzoeker de STRs in het DNA amplificeren. Animatie van de PCR-techniek (Engels)
  • Scheiding van de DNA-fragmenten met elektroforese Met behulp van een gel- of capillair elektroforese kan de onderzoeker de STRs vervolgens sorteren op lengte. Elektroforese is een proces waarbij een elektrische stroom door een gel of capillair ervoor zorgt dat de stukjes DNA zich beginnen te verplaatsen. Dit komt omdat DNA zelf negatief geladen is. Door het spanningsverschil op de gel, is er een negatief en een positief geladen deel. DNA, van zichzelf negatief, voelt zich aangetrokken tot de positieve kant en dus zullen de STRs zich in die richting bewegen. Door de structuur van de gel komen de langere STRs minder ver door de gel dan de kleinere stukjes. Dit vormt een patroon in de gel.
  • Overbrengen en labelen van de fragmenten
Dna bands
SXC.hu, via CC 0

Om dat DNA-patroon voor het blote oog zichtbaar te maken, plaatst de onderzoeker een stevig nylonmembraan bovenop de gel. Het patroon trekt dan in het membraan. Door vervolgens radioactieve chemische elementen toe te voegen die zich vasthechten aan het DNA, kan je dit DNA- patroon zichtbaar maken. Dit levert een bandjespatroon op dat wel wat wegheeft van een streepjescode, zoals je hiernaast ziet.

DNA-profiel

In de praktijk nemen de forensisch onderzoekers zo’n tien tot vijftien verschillende STRs om de lengte van te bepalen. Het lijstje met daarop de lengte van elke STR-fragment heet dan een DNA-profiel. Door van twee sporen een profiel te maken, kan je de bandjespatronen vergelijken. Wanneer het DNA-profiel van een verdachte niet overeenkomt met het DNA-profiel zoals dat, bijvoorbeeld, op een sigarettenpeuk is aangetroffen, hebben de onderzoekers op zeker uitgesloten dat het spoor op de sigaret van de verdachte afkomstig is. Als de profielen wel overeenkomen, worden zoveel mogelijk STRs met elkaar vergeleken om uit te sluiten dat het DNA toch van twee verschillende personen is en een verdachte onterecht wordt veroordeeld.

Large
DNA-profielen kunnen worden gebruikt om achtergelaten cellen aan verdachten te koppelen- of juist om te bewijzen dat zij het celmateriaal niet achterlieten. De kans dat een willekeurig gekozen individu hetzelfde volledige DNA profiel heeft als het celmateriaal is kleiner dan 1 op een miljard. Voor verwanten is de kans op een overeenkomend profiel wat groter (een-eiige tweelingen hebben zelfs identieke DNA profielen).De piekhoogte (eigenlijk oppervlakte) geeft de hoeveelheid materiaal weer: hoe hoger de piek, hoe meer materiaal. De plaats van de piek op de horizontale as geeft weer om welk allel het gaat. De getallen die erbij staan zijn de namen van de allelen. Het bijschrift erboven vermeldt om welke loci het gaat. Dit is het profiel van 1 vrouw (dat kun je zien aan het amelogenine locus: dat is X/X, zie links in de grote versie).
Nederlands Forensisch Instituut

Databank

Net als bij vingerafdrukken geldt ook voor DNA-profielen dat ze worden opgeslagen in een databank, bij het Nederland Forensisch Instituut. Sinds 2004 komt het DNA van verdachten die zijn veroordeeld voor zware misdrijven terecht in de databank. Het materiaal wordt dan twintig tot dertig jaar bewaard. Doordat de Nederlandse wet de burger op het gebied van privacy zoveel mogelijk bescherming biedt, is deze databank relatief klein vergeleken bij databanken in andere landen. Profielen van verdachten die niet worden vervolgd of zijn vrijgesproken, verdwijnen uit de databank. In een heel enkel geval, zoals enkele jaren geleden na de moord op Marianne Vaatstra, wordt DNA-materiaal van een compleet dorp verzameld. Ook dat materiaal wordt na afloop van het onderzoek niet bewaard.

Zie ook: Europese daders herkenbaar aan DNA Daders pakken op oogkleur Biologische databanken DNA van mens en chimp

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 13 juli 2009

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.