Sådan fungerer DNA -profilering

Udtrykket "DNA, "engang kun brugt af forskere, er blevet en dagligdags del af vores ordforråd. Det er næsten umuligt at være uvidende om den indvirkning, som brugen af ​​DNA har haft på alt fra retssystemet til slægtsforskning. Det er også næsten umuligt at være uvidende om kontroversen. Nu det, teoretisk set vi kunne hver især have en profil, der udelukkende kan identificere os ved vores DNA, mange mennesker er bekymrede for, hvordan den profil kan bruges.

Du har sikkert en god idé om, hvad DNA er - hvis ikke, læs How DNA Works for hele historien. Imidlertid, hvad du måske ikke ved, er præcis hvilken type information DNA -bevis giver, hvordan det behandles, og hvordan det analyseres. Det er her, DNA -profilering kommer ind.

Roger Tully/Stone/Getty Images
Som en del af DNA -profileringsprocessen, en tekniker undersøger DNA -sekventeringsgel.

Næste

• Sådan fungerer CSI
  
• Sådan fungerer DNA
  
• InvestigationDiscovery.com:DNA -profilering Quiz
  

I enhver situation, hvor der kan bruges DNA, skal der oprettes en DNA -profil. Også kendt som DNA eller genetisk typning, DNA -profilering er simpelthen samlingen, behandling og analyse af VNTR'er - unikke sekvenser på loci (område på et kromosom). VNTR står for variabel antal tandem -gentagelser - hvilket betyder, at tandem gentager, eller par af nukleotider, variere i antal. De fleste DNA -sekvenser i forskellige mennesker ligner for ens til at skelne. Efter behandling, imidlertid, VNTR'er resulterer i bånd, der er unikke nok til at kunne bruges til identifikation. Disse forskelle blev opdaget i 1984 af Dr. Alec Jeffreys, mens man ser på resultaterne af et eksperiment, ved hjælp af DNA tilhørende forskellige familiemedlemmer i en af ​​hans laboratorieteknikere.

Indtil 1987 - da teknikken blev kommercialiseret - var Jeffreys 'laboratorium den eneste i verden, der lavede DNA -fingeraftryk (det oprindelige navn for DNA -profilering, som blev ændret på grund af forvirringen med faktisk fingeraftryk).

Selvom det lyder enkelt nok, der er faktisk flere forskellige teknikker til at oprette en DNA -profil, og ny teknologi dukker altid op. Vi ser på disse teknikker næste gang.

Indhold

1. Oprettelse af en DNA -profil
2. Brug af DNA -profiler i retshåndhævelse
3. Brug af DNA -profiler i slægtsforskning
4. Kontrovers i DNA -profilering

Oprettelse af en DNA -profil

Hvis de alle skal nå frem til et lignende resultat - en unik DNA -profil - hvorfor er der så mange forskellige teknikker til analyse? Hvilken teknik der skal bruges, afhænger af et par faktorer, inklusive omkostninger, tid til rådighed til analyse og kvaliteten og mængden af ​​den tilgængelige DNA -prøve.

Den første metode til oprettelse af en DNA -profil var RFLP , eller restriktionsfragmentlængdepolymorfisme. RFLP bruges ikke så ofte i dag, fordi det kræver en stor prøve af DNA-op til 25 hår eller en plet af kropsvæske i nikkelstørrelse-og kan tage op til en måned at fuldføre [kilde:Baden]. Det kræver også at undersøge flere sektioner af DNA -strengen for at finde variationer, hvilket er tidskrævende og giver mere plads til menneskelige fejl. Nogle af trinene til RFLP -analyse bruges også i andre former for DNA -profilering. For RFLP, trinene er:

1. Adskil hvide og røde blodlegemer med en centrifuge.
2. Udtræk DNA -kerner fra de hvide blodlegemer. Dette gøres ved at bade cellerne i varmt vand, derefter tilsættes salt, og sætte blandingen tilbage i centrifugen [kilde:University of Arizona].
3. Skær DNA -streng i fragmenter ved hjælp af en restriktionsenzym.
4. Læg fragmenter i den ene ende af en seng af agarosegel med elektroder i. Agarosegel er fremstillet af agar-agar, en tang, der bliver til gelatine, når den opløses i kogende vand.
5. Brug en elektrisk strøm til at sortere DNA -segmenterne efter længde. Denne proces kaldes agarosegelelektroforese . Elektroforese refererer til processen med at flytte de negativt ladede molekyler gennem gelen med elektricitet. Kortere segmenter bevæger sig længere væk fra deres oprindelige placering, mens længere bliver tættere. Segmenterne flugter i parallelle rækker.
6. Brug et ark nitrocellulose eller nylon til at slette DNA'et. Arket er farvet, så de forskellige længder af DNA -bånd er synlige for det blotte øje. Ved at behandle arket med stråling, en autoradiograf er oprettet. Dette er et billede på røntgenfilm efterladt af strålingens henfaldsmønster. Autoradiografen, med sine markante mørkefarvede parallelle bånd, er DNA -profilen.

PCR (polymerasekædereaktion) analyse er normalt det første trin i oprettelsen af ​​en DNA -profil i dag. PCR kan replikere en lille mængde DNA for at oprette en større prøve til analyse. Det gør dette ved hjælp af en gentagelsesproces, der tager cirka fem minutter. Først, -en varmestabil DNA-polymerase - et specielt enzym, der binder sig til DNA'et og gør det muligt at replikere- tilføjes. Næste, DNA -prøven opvarmes til 200 grader F (93 grader C) for at adskille trådene. Derefter afkøles prøven og genopvarmes. Genopvarmning fordobler antallet af kopier. Efter at denne proces er gentaget cirka 30 gange, der er nok DNA til yderligere analyse.

PCR er det første trin i analysen STRs (Short Tandem Repeats) , som er meget små, bestemt alleler i en tandem -gentagelse med variabelt tal (VNTR). Alleler er par af gener, der forekommer skiftevis på et bestemt tidspunkt, eller loci, på et kromosom. STR'er forklares nærmere i Sådan fungerer DNA -beviser. Analysering af STRs er mere præcis end RFLP -teknikken, fordi deres lille størrelse gør dem lettere at adskille og skelne fra hinanden.

En variation af STR-analyse er Y-STR. Kun STR'er fundet på Y-kromosomet (som kun mænd har) analyseres. STR -analyse er nyttig, hvis prøven har blandet DNA (fra både mænd og kvinder) eller i tilfælde af seksuelle overgreb med en mandlig overfaldsmand. Y-STR behandles ellers ligesom en almindelig STR.

AmpFLP , forstærket fragmentlængdepolymorfisme, er en anden teknik, der bruger PCR til at replikere DNA. Ligesom RFLP, den bruger først et restriktionsenzym. Derefter, fragmenterne amplificeres ved anvendelse af PCR og sorteres ved anvendelse af gelelektroforese. AmpFLP's fordel i forhold til andre teknikker er, at den kan automatiseres og ikke koster særlig meget. Imidlertid, DNA -prøven skal være af høj kvalitet, eller der kan opstå fejl, hvilket er tilfældet med de fleste DNA -analyseteknikker. Analytikere kan have tid til at fortælle de længere tråde fra hinanden, fordi de samler sig tæt.

I denne artikel, Vi ser på, hvordan DNA -profiler bruges, og hvorfor det skaber kontrovers.

Brug af DNA -profiler i retshåndhævelse

Rør ved DNA

DNA er ofte i nyhederne, men en af ​​de nyeste historier indeholdt et nyt udtryk:touch -DNA. Selvom det er nyt for medierne, touchDNA har eksisteret i flere år. DNA genindvindes normalt fra kropsvæsker som blod og sæd, som ofte er placeret ved de pletter, de efterlader. Touch -DNA indebærer at inddrive DNA fra hudceller efterladt af gerningsmanden.

I JonBenet Ramsey -sagen, efterforskere skraber tøj, som JonBenet havde haft på. Der var nok beviser på to forskellige steder til at oprette en DNA -profil, der matchede en, der allerede var oprettet fra blod - som begge tilhører en han, der ikke er i familie med JonBenet. Dette overbeviste anklagere om, at familien Ramsey ikke kunne have været ansvarlig for JonBenets død.

Når profilen er oprettet, hvad er det næste? Det afhænger virkelig af, hvordan DNA -profilen skal bruges. Hvis det blev skabt af DNA, der blev fundet i en kriminel efterforskning, anklagere i USA vil indgå det i CODIS, det kombinerede dataindekssystem. CODIS er et computerprogram, der vedligeholdes af FBI, som driver databaser i hele landet. Disse databaser indeholder mere end fem millioner profiler. CODIS indeholder flere forskellige indekser:

• Den Krænkerindeks indeholder profiler af personer dømt for forskellige forbrydelser. De forbrydelser, der resulterer i optagelse i lovovertræderindekset, varierer afhængigt af staten, og de spænder fra visse forseelser til seksuelle overgreb og drab.
• Det Arrestee Index indeholder profiler af personer, der er anholdt for at begå bestemte voldelige forbrydelser. De nøjagtige forbrydelser varierer også fra stat til stat.
• Det Retsmedicinsk indeks indeholder profiler hentet fra gerningssteder, herunder blod, spyt, sæd og væv.
• Det Indeks for savnede personer består af to indekser:Uidentificerede personer, som indeholder de profiler, der er fundet fra resterne af uidentificerede personer og Reference, som indeholder profiler af pårørende til savnede personer. Disse to indekser sammenlignes periodisk med hinanden for at afgøre, om en savnet persons rester er blevet genoprettet.
  
  
  Foto høflighed:Federal Bureau of Investigation (FBI)
  Dette er et eksempel på en DNA -profil i FBI's CODIS -database.

CODIS bruger algoritmer for at sammenligne 13 forskellige STR -placeringer, plus en, der bestemmer den pågældende persons køn. Det har regler og sikkerhedsforanstaltninger for at beskytte privatlivet for mennesker, hvis profiler er i databasen. De matchende algoritmer-som skal bekræftes af en analytiker-kan producere leads til retshåndhævelse eller endda identificere en potentiel overfaldsmand. Ulempen ved at bruge CODIS er, at den kun er så stærk som antallet af inkluderede profiler, og der er et efterslæb på mere end en million profiler, der skal indtastes.

Anklagere kan også bruge DNA -eksperter til at matche profiler, mens de bygger sager, hvor der er en høj grad af sikkerhed for overfaldsmanden. Imidlertid, DNA -profilering bruges mere og mere til mennesker, der er dømt før det er almindeligt anvendt, som begyndte i slutningen af ​​1980'erne. Siden begyndelsen af ​​1990'erne har dømte kriminelle har været i stand til at bruge den nyeste DNA -profileringsteknologi som en del af deres appelproces. De fleste stater har love, der eksplicit beskriver de rettigheder, dømte kriminelle har til DNA -test. I nogle tilfælde, folk kan når som helst anmode om yderligere test, mens i andre, de skal gøre det inden for få år efter deres overbevisning.

Opmærksomhed på DNA-test efter domfældelse begyndte virkelig med en rapport fra National Institute of Justice fra 1996, der fokuserede 28 mennesker dømt for voldtægt og drab, som var blevet fritaget på grund af senere DNA-test. Siden 1989 har mere end 218 dømte kriminelle er blevet løsladt efter at DNA -test beviste deres uskyld. Den sande gerningsmand blev identificeret i 84 af disse sager [kilde:The Innocence Project].

Brug af DNA -profiler i slægtsforskning

Kimberly Butler/Time Life Pictures/Getty Images
DNA -profiler, der bruges til at matche herkomst, knyttede Julia Jefferson Westerinen til USA's tredje præsident. Fru Westerinens tipoldefar var Eston Jefferson, søn af Thomas Jefferson og Sally Hemings.

Bortset fra straffesager og appeller, DNA -profilering er blevet et vigtigt værktøj i slægtsforskning. Mange virksomheder leverer DNA -profilering til dette formål. En af de største, Family Tree DNA, bruger Y-SRT-test til at bestemme faderlig slægt og mtDNA (mitokondrie-DNA-test) til at bestemme moderens slægt. Når et embryo er undfanget, dets mitokondrier - strukturer i celler, der omdanner energi fra mad - kommer fra moderens ægcelle, der henviser til, at faderens sæd kun bidrager med nukleare DNA [kilde:Human Genome Project, U.S. National Library of Medicine]. For mere information om mtDNA, se Hvordan DNA -bevis virker.

National DNA -database

Oprettelsen og opbevaringen af ​​DNA -profiler er også meget kontroversiel. Efterhånden som databaserne, som CODIS har søgt efter, er blevet udvidet til at omfatte profiler af mere end bare dømte kriminelle, nogle mennesker er begyndt at bekymre sig om, hvilken lovhåndhævelse, regeringen eller endda private virksomheder kan være i stand til at gøre med oplysningerne. Når din profil er i en database, det kan kun fjernes via en retskendelse. Hvis du bruger en privat database til slægtsforskning, imidlertid, kan du anmode om fjernelse af din profil.

I april 2008, loven om forskelsbehandling af genetisk information blev underskrevet i lovgivningen. Det er designet til at forhindre forsikringsselskaber og arbejdsgivere i at forskelsbehandle mennesker, der kan være genetisk disponeret for sygdomme. For at lære mere om, hvad udvidelser af DNA -databaser kan betyde for fremtiden, se Hvordan fremtidige kriminalitetsdatabaser vil fungere.

Profilerne varierer i mængden af ​​detaljer, de kan levere, og i hvor langt tilbage i din herkomst de kan bestemme et match. Et Y-DNA67, for eksempel, kan vise en ekstremt tæt forbindelse mellem forfædre. Det tester Y -kromosomet for genetiske match mellem mænd. Et perfekt match med 67 markører på hver persons DNA -streng betyder, at de har en fælles forfader i nyere historie [kilde:Family Tree DNA]. Family Tree DNA opretholder databaser over mennesker, der leder efter forfædre, og når der findes et match, begge parter underrettes.

Selvom DNA -profilering kan afsløre herkomst, virksomheder, der specialiserer sig i dem, udfører ikke nogen form for test specifikt for at spore arvelige defekter eller sygdomme. Imidlertid, gentest, som involverer mere end bare DNA -profilering, hjælper med at afsløre arvelige dispositioner for nogle sygdomme og fosterskader. Under gentest, DNA profileres og analyseres sammen med RNA, proteiner og andre faktorer.

Så DNA -profilering kan være meget nyttig, men hvor præcis er det ved at bestemme et match? Family Tree DNA hævder, at det inden for en "99,99 procent sandsynlighed for ja eller 100 procent sandsynlighed kan bestemme, at der ikke eksisterede noget forhold" i tilfælde af matchning med en forfader [kilde:Family Tree DNA]. Det virker ret uafviseligt, men DNA -profilering, især i straffesager, ikke er ufejlbarlig. I det næste afsnit, vi vil se på nogle af de kontroverser, der er forbundet med DNA -profilering.

Kontrovers i DNA -profilering

Da DNA -profilering først blev brugt i straffesager, det var ofte svært for anklagere og forsvarsadvokater, samt eksperterne, de hyrede til at vidne, at forklare betydningen af ​​deres DNA -match til juryen. Fingeraftryk anses stadig af de fleste for at være en jernbeklædt måde at identificere nogen på, men en ekspert, der vidner om fingeraftryk, diskuterer dem i form af "lighedspunkter". DNA -matches diskuteres i form af statistisk sandsynlighed ved hjælp af det, der i øjeblikket er kendt om DNA -lighed inden for den generelle befolkning. Dette forvirrede ofte juryen eller blev fortolket forkert.

Rob Melnychuk /PhotoDisc /Getty Images
En videnskabsmand ser en autoradiograf, som er en af ​​de første metoder til DNA -profilering.

For eksempel, en ekspert, der vidner om DNA-profilering for anklagemyndigheden, kan sige, at den DNA-profil, der er oprettet ud fra gerningsstedet, har en sandsynlighed på 4 til 5 (eller 80 procent chance) for at matche den DNA-profil, der er oprettet ud fra tiltaltes prøve. At sige, at sandsynligheden for kampen er 80 procent, imidlertid, er ikke det samme som at sige, at sandsynligheden for tiltaltes skyld er 80 procent.

På den anden side, en ekspert, der vidner om DNA -profilering til forsvaret, kunne sige noget i retning af, "Sandsynligheden for, at denne persons DNA blev fundet på gerningsstedet, men han begik ikke forbrydelsen, er 1 ud af 10 (eller 10 procent). "Det er ikke en særlig stor sandsynlighed, men det tager ikke højde for, at den anklagede ikke bare er en tilfældig person, der er plukket af gaden. Det er ikke sandsynligt, at DNA -profilen er den eneste grund til, at han eller hun blev anholdt for forbrydelsen. DNA er bare en brik i et meget stort puslespil.

DNA -profilen og dens fortolkning er blevet beskudt. RFLP -analyse blev delvis afbrudt på grund af muligheden for fejl. Risikoen for et tilfældigt match ved brug af RFLP er 1 ud af 100 mia. Imidlertid, i laboratorieindstillinger, denne risiko er sandsynligvis højere, fordi teknikere kan forkert læse lignende mønstre som identiske eller på anden måde udføre analysen forkert. En undersøgelse fra 2002 af nøjagtigheden af ​​DNA -laboratorier i USA foretaget af University of Texas viste, at 1 ud af 100 profiler kan give et forkert resultat.

STR analyse er ikke så subjektiv, men enhver DNA -profil kan give et falsk resultat, hvis den er forurenet. Selvom der ikke har været dokumenterede tilfælde af en laboratoriearbejder, der forsætligt forurenede en DNA -prøve, DNA -prøver er blevet forurenet eller endda forfalsket af kriminelle for at undgå retsforfølgelse. I 1992, Dr. John Schneeberger blev anklaget for at have voldtaget en af ​​hans patienter, mens hun blev bedøvet. En DNA -profil blev oprettet ved hjælp af den prøve, han efterlod på offeret. En profil fra en blodprøve matchede ikke gerningsstedet, og sagen blev lukket. Offeret blev ved, og til sidst blev Dr. Schneeberger dømt efter yderligere DNA -prøver viste et match. Han var i stand til at undgå den første kamp ved at implantere et dræn i armen fyldt med en anden mands blod og en antikoagulant, og dygtigt få tekniker, der trak hans blod til at gøre det fra det sted.

Ultimativt, DNA -profilering har vist sig at være et fantastisk værktøj. Imidlertid, det er bare et af de mange værktøjer, der bruges til at finde sandheden i kriminelle efterforskninger, slægtsforskning og test for sygdom. Der er sjældent 100 procent sikkerhed for noget.

For meget mere information om DNA -profilering og relaterede emner, se linkene på den næste side.

Masser mere information

Relaterede HowStuffWorks -artikler

• Sådan fungerer DNA
• Sådan fungerer DNA -beviser
• Hvordan den fremtidige kriminalitetsdatabase vil fungere
• Sådan fungerer blod
• Sådan fungerer fingeraftryk
• Sådan fungerer biometri
• Sådan fungerer FBI
• Sådan fungerer CIA
• Sådan fungerer ACLU
• Bygger den amerikanske regering en DNA-database på Gattaca-niveau?

Flere store links

• Kan DNA kræve en dom?
• CODIS
• Opret et DNA -fingeraftryk
• DNA -fingeraftryk gnister friske bekymringer
• Uskyldighedsprojektet

Kilder

• Baden, Michael. "DNA -profilering."
  http://www.kathyreichs.com/dnaprofiles.htm (23. juli, 2008.)
• Baetke, James. "Ramsey -gennembruddet kommer via 'touch -DNA'." Det daglige kamera, 9. juli kl. 2008.
  http://www.dailycamera.com/news/2008/jul/09/ramsey-breakthrough-comes-touch-dna/
• Billings, P.R., redaktør. "DNA on Trial:Genetic Identification and Criminal Justice." Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1992.
• Brinton, Kate og Kim-An Lieberman. "Grundlæggende om DNA -fingeraftryk." Biologisk afdeling, University of Washington, Maj 1994.
  http://protist.biology.washington.edu/fingerprint/dnaintro.html
• "Sammenligning af statslige DNA-love efter domfældelse." Nationalkonference for statslovgivninger, 2008.
  http://www.ncsl.org/programs/health/genetics/DNAchart.htm
• Evans, Colin. "Casebook of Forensic Detection." Penguin Books Ltd, 2007.
• Groleau, Rick. "Opret et DNA -fingeraftryk." NOVA Online, November 2000.
  http://www.pbs.org/wgbh/nova/sheppard/analyze.html
• Uskyldighedsprojekt.
  http://www.innocenceproject.org/
• Kirby, Lorne T. "DNA -fingeraftryk:En introduktion." W H. Freeman og Company, 1992.
• Lovløs, Jill. "DNA -fingeraftryk giver anledning til friske bekymringer." MSNBC, 8. september kl. 2002.
  http://www.msnbc.msn.com/id/5944270/
• Lee, Henry C. og Frank Tirnady. "Blodbevis:Hvordan DNA revolutionerer måden, vi løser kriminalitet på." Perseus Publishing, 2003.
• Manning, Lona. "Voldtægtsmand, MD "Crime Magazine, 6. februar kl. 2004.
  http://www.crimemagazine.com/03/rapistmd, 0403.htm
• Walsh, Nick Patton. "Falsk resultat frygt over DNA -test." Observatøren, 27. januar, 2002.
  http://www.guardian.co.uk/uk/2002/jan/27/ukcrime.research
• "Hvad er 'touch' DNA?" CNN.com/Crime, 2008.
  http://www.cnn.com/2008/CRIME/07/09/touch.dna.ap/index.html