Висновок днк-експертизи. Проведення днк-аналізу для встановлення батьківства. Генетична експертиза

Наш світ населений різноманітними організмами: від мікроскопічних, видимих тільки в потужний мікроскоп, до величезних, вага яких досягає декількох тонн. Незважаючи на таке видове різноманіття, у всіх організмів на Землі дуже схожу будову. Кожен з них складається з клітин, і цей факт об`єднує всіх живих істот. У той же самий час, неможливо зустріти два ідентичних організму. Виняток можуть становити лише однояйцеві близнюки. Що ж робить кожен організм, який живе на нашій планеті, таким унікальним?

У кожній клітині є центральний орган - це ядро. У ньому знаходяться якісь матеріальні одиниці - гени, розташовані в хромосомах. З хімічної точки зору, гени являють собою дезоксирибонуклеїнової кислоти, або ДНК. Ця макромолекула, завита в подвійну спіраль, є відповідальною за успадкування багатьох ознак. Таким чином, значення ДНК - перенесення генетичної інформації від батьків до нащадків. Щоб вивести цю істину, вчені всього світу протягом двох століть ставили неймовірні експерименти, висували сміливі гіпотези, терпіли невдачі і відчували тріумф від великих відкриттів. Саме завдяки працям великих дослідників і вчених ми сьогодні знаємо, що значить ДНК.

До кінця XIX століття Мендель встановив базисні закони перенесення ознак в поколіннях. Початок XX століття і Томас Хант Морган розкрили людству той факт, що спадкові ознаки передаються генами, які розташовані в хромосомах в особливій послідовності. Про їхній хімічний пристрої вчені здогадалися в сорокових роках двадцятого сторіччя. До середини п`ятдесятих була розкрита подвійна спіраль молекули ДНК, принцип комплементарності і реплікації. У сорокові роки вчені Борис Ефруссі, Едвард Татум і Джордж Бідл висловили сміливу гіпотезу про те, що гени виробляють білки, тобто зберігають особливу інформацію про те, як синтезувати специфічний фермент для протікання певних реакцій в клітині. Ця гіпотеза знайшла підтвердження в роботах Ниренберга, який ввів поняття генетичного коду і вивів закономірність між білками і ДНК.

структура ДНК

В ядрах клітин усіх живих організмів є нуклеїнові кислоти, чия молекулярна маса більше, ніж у білків. Ці молекули полімерні, їх мономерами є нуклеотиди. В освіті білків беруть участь 20 амінокислот і 4 нуклеотиду.

Існує два види нуклеїнових кислот: ДНК (дезоксирибонуклеїнової кислоти) і РНК (рибонуклеїнова кислота). Будова їх подібно в тому, що обидві речовини мають в складі нуклеотид: азотистих основ, залишок фосфорної кислоти і вуглевод. Але відмінність в тому, що ДНК має дезоксирибози, а РНК - рибозу. Азотисті основи бувають пуринові і піримідинові. У складі ДНК є пуринові аденін і гуанін і піримідинові тимін і цитозин. РНК включає в свою структуру ті ж пурини і піримідинові цитозин і урацил. Шляхом з`єднання залишку фосфорної кислоти одного нуклеотиду і вуглеводу іншого утворюється скелет полинуклеотида, до якого чіпляються азотисті основи. Таким чином, може вийти досить багато різних сполук, які і визначають видове різноманіття.

Молекула ДНК є подвійну спіраль з двох великих полінуклеотидних ланцюжків. Вони пов`язані між собою пурином одного ланцюжка і піримідинів іншого. Ці зв`язки не випадкові. Вони підпорядковуються закону комплементарності: зв`язку здатні утворити між собою аденіловий нуклеотид з тіміловим, гуаніловий - з цітозіловим, так як вони доповнюють один одного. Цей принцип дає молекулі ДНК унікальна властивість самовідтворення. Особливі білки - ферменти - переміщаються і розривають водневі зв`язки між азотистими підставами обох ланцюжків. В результаті утворюються дві вільні нуклеотидні ланцюжки, які добудовуються наявними в цитоплазмі і ядрі клітини вільними нуклеотидами за принципом комплементарності. Це призводить до утворення двох ланцюжків ДНК з однієї материнської.

генетичний код і його секрети

Дослідження ДНК дозволяє зрозуміти індивідуальність кожного організму. Це можна легко уявити з прикладу тканинної несумісності при пересадці органів від донора до реципієнта. «Чужий» орган, наприклад донорська шкіра, сприймається організмом реципієнта як ворожий. Це запускає ланцюжок імунної реакції, виробляються антитіла, і орган не приживається. Винятком в даній ситуації може стати той факт, що донор і реципієнт - однояйцеві близнюки. Ці два організму з`явилися з однієї клітини і мають однаковий набір спадкових факторів. При пересадці органів в такому випадку антитіл не утворюється, і майже завжди орган приживається повністю.

Визначення ДНК як головного носія генетичної інформації було встановлено дослідним шляхом. Бактеріолог Ф. Гріффітс провів цікавий експеримент з пневмококами. Він вводив дозу збудника мишам. Вакцини були двох видів: форма А з капсулою з полісахаридів і форма В, позбавлена капсули, обидві успадкованого. Перший вид був знищений термічно, другий же не уявляв ніякої небезпеки для мишей. Яке було здивування бактеріолога, коли все миші померли від пневмококів форми А. Тоді в голові вченого виникло резонне питання про те, яким чином був переданий генетичний матеріал - за допомогою білка, полісахариду або ДНК? Майже через двадцять років на це питання вдалося відповісти американцеві, вченому Освальду Теодору Евері. Він поставив ряд експериментів виключає характеру і встановив, що при руйнуванні білка і полісахариду успадкування триває. Передача спадкової інформації завершилася лише після руйнування ДНК-структури. Це і вивело постулат: за передачу спадкової інформації відповідає молекула, яка несе спадкову інформацію.

Розкриття структури ДНК і генетичного коду дозволило людству зробити колосальний крок вперед у розвитку таких сфер діяльності, як медицина, судова експертиза, промисловість і сільське господарство.

ДНК-аналіз в судмедекспертизу

В даний час прогресивне діловодство кримінальних і цивільних процесів не обходиться без застосування генетичного аналізу. ДНК-експертиза проводиться в криміналістиці для дослідження біологічного матеріалу. За допомогою цього дослідження криміналісти можуть виявити сліди зловмисника або потерпілого на предметах або тілах.

Генетична експертиза заснована на порівняльному аналізі маркерів біологічних зразків людей, який дає нам інформацію про наявність чи відсутність спорідненості між ними. У кожної людини є унікальний «генетичний паспорт» - це його ДНК, в якому зберігається повна інформація.

У судмедекспертизу застосовується високоточний метод, іменований фінгерпрінтінг. Він був винайдений в Великобританії в 1984 році, являє собою дослідження проб біологічних зразків: слини, сперми, волосся, епітелію або рідких середовищ організму з метою виявлення в них слідів злочинця. Таким чином, судмедекспертиза ДНК покликана розслідувати винність або невинність певної людини в протиправних діях, внести ясність у випадку сумнівного материнства чи батьківства.

У шістдесяті роки минулого століття німецькі фахівці організували товариство з популяризації досліджень генома в судово-правовій сфері. До початку дев`яностих створюється спеціальна комісія, яка займається публікацією важливих праць і відкриттів в цій сфері, будучи законодавцем стандартів в творі судмедекспертизи. У 1991 році цієї організації було присвоєно назву «Міжнародне товариство судових генетиків». На сьогоднішній день в ньому полягає понад тисячу співробітників і 60 світових компаній, які займаються дослідженнями в області судового провадження: серологіі, молекулярної генетики, математики, біостатікі. Це привнесло в світову судово-медичну практику єдині високі стандарти, які покращують рівень розкриття злочинів. Судмедекспертиза ДНК проводиться в спеціалізованих лабораторіях, які входять в комплекс судово-правової системи держави.

Завдання судово-геномного аналізу

Основне завдання судмедекспертів - дослідити представлені зразки і винести висновок ДНК, судячи з якого можна визначити біологічні «відбитки» людини або встановити кровну спорідненість.

Зразки ДНК зможуть утримуватися в наступних біологічних матеріалах:

• потожіровиесліди;
• шматочки біологічних тканин (шкіра, нігті, м`язи, кістки);
• рідкі середовища організму (піт, кров, сперма, трансцеллюлярной рідина та ін.);
• волосся (обов`язкова наявність волосяних цибулин).

Для проведення судмедекспертизи фахівця представляються речові докази з місця злочину, містять генетичний матеріал і докази.

В даний час в ряді прогресивних країн створюється база даних ДНК злочинців. Це дозволяє підвищити розкриваність злочинів навіть зі строком давності. Молекула ДНК може зберігатися багато століть без зміни. Також відомості будуть дуже корисні для ідентифікації особи при масової загибелі людей.

Законодавча основа і перспективи судмедекспертизи ДНК

У Росії в 2009 році був прийнятий закон «Про обов`язкову геномної фіксації». Така процедура проводиться для ув`язнених, а також для людей, чия особа не встановлена. Громадяни, які не входять в цей список, здають аналіз добровільно. Що може дати така генетична база:

• скоротити число злочинів і знизити рівень злочинності;
• може стати основним доказовим фактом при розкритті злочину;
• вирішити проблему успадкування в спірних випадках;
• встановити істину в питаннях батьківства і материнства.

Висновок ДНК також може дати цікаву інформацію про особу людини: генетичну схильність до захворювань і залежності, а також схильність до вчинення злочинів. Дивовижний факт: вчені виявили ген, який відповідає за схильність людини до скоєння злочинів.

ДНК-експертиза в криміналістиці допомогла розкрити вже більше 15 тисяч злочинів у всьому світі. Особливо захоплююче те, що розкрити кримінальну справу можна лише по волосинці або частинці шкіри злочинця. Створення такої бази пророкує великі перспективи не тільки в судовій сфері, але і в таких галузях, як медицина і фармацевтика. Дослідження ДНК допомагають впоратися з важковиліковні хворобами, що передаються у спадок.

Процедура проведення аналізу ДНК. Встановлення батьківства (материнства)

В даний час існує безліч приватних і державних акредитованих лабораторій, де можна зробити аналіз ДНК. Дана експертиза базується на співставленні Фрагментально частин ДНК (локусів) в двох зразках: передбачуваного батька і дитини. Якщо розібратися логічно, дитина отримує від своїх батьків по 50% генів. Цим пояснюється схожість на маму і на тата. Якщо порівняти певну ділянку ДНК дитини з аналогічним ділянкою ДНК передбачуваного батька, то вони будуть однакові з імовірністю 50%, тобто з 12 локусів співпадуть 6. Якщо такі показники виявлені, то висновок ДНК-експертизи гарантує ймовірність біологічного батьківства чи материнства на 99,99 %. При збігу тільки одного з дванадцяти локусів, така ймовірність зводиться до мінімуму. Існує безліч акредитованих лабораторій, де можна зробити аналіз ДНК в приватному порядку.

На точність аналізу впливає природа і кількість взятих на вивчення локусів. Дослідження ДНК показали, що генетичний матеріал всіх людей на планеті збігається на 99%. Якщо взяти ці схожі ділянки ДНК для аналізу, то може виявитися, що абсолютно ідентичними особистостями будуть, наприклад, австралійський абориген і англійка. Тому для точного дослідження беруться унікальні для кожного індивідуума ділянки. Чим більше таких областей буде піддано дослідженню, тим вище ймовірність точності аналізу. Наприклад, при самому ретельному і якісному вивченні 16-ти STR висновок ДНК буде отримано з точністю 99,9999% при підтвердженні ймовірності материнства / батьківства і 100% при спростуванні факту.

Встановлення близької спорідненості (бабуся, дідусь, племінниця, племінник, тітка, дядько)

Аналіз ДНК на спорідненість принципово не відрізняється від тесту на батьківство і материнство. Різниця полягає в тому, що кількість загальної генетичної інформації буде в два рази менше, ніж при тесті на батьківство, і складе приблизно 25%, якщо 3 з 12 локусів повністю співпадуть. Крім цього, має бути також дотримано умову, що родичі, між якими встановлюється спорідненість, відносяться до однієї лінії (по матері або по батькові). Важливо, щоб розшифровка ДНК-аналізу була максимально достовірною.

Встановлення ДНК подібності між рідними і зведеними братами / сестрами

Рідні сестри і брати отримують від своїх батьків один набір генів, тому при ДНК-експертизи виявляється 75-99% однакових генів (в разі однояйцевих близнюків - 100%). Зведені брати і сестри можуть мати максимально лише 50% однакових генів і тільки тих, що передалися по материнській лінії. Тест ДНК з точністю в 100% здатний показати, чи є братії або сестри рідними або зведеними.

Тест ДНК для близнюків

Близнюки за природою біологічного походження бувають однояйцеві (гомозиготні) або двояйцеві (гетерозиготні). Гомозиготні близнюки розвиваються з однієї заплідненої клітини, бувають тільки однієї статі і повністю ідентичні за генотипом. Гетерозиготні ж утворюються з різних запліднених яйцеклітин, бувають різностатевими і мають невеликі відмінності в ДНК. Генетична експертиза здатна з точністю в 100% визначити, чи є близнюки монозиготними або гетерозиготними.

ДНК-тестування по Y-хромосомі

Передача Y-хромосоми відбувається від батька до сина. За допомогою цього виду аналізу з високою точністю можна визначити чи є чоловіки членами однієї сім`ї і наскільки вони близькі родинно. Визначення ДНК за Y-хромосомі часто використовується для створення генеалогічного дерева родини.

Аналіз мітохондріальної ДНК

Спадкування мтДНК відбувається по материнській лінії. Тому даний тип обстеження дуже інформативний для простеження спорідненості по лінії матері. Вчені використовують аналіз мтДНК для контролю над еволюційними і міграційними процесами, а також з метою ідентифікації людей. Структура мтДНК така, що в ній можна виділити дві гіперваріабельні зони HRV1 і HRV2. Проводячи дослідження локусу HRV1 і порівнюючи його зі Стандартною Кембриджської Послідовністю, можна отримати висновок ДНК про те, чи є досліджувані люди родичами, чи належать до одного етносу, однієї національності, однієї материнської лінії.

Розшифровка генетичної інформації

Всього у людини налічується близько ста тисяч генів. Вони закодовані в послідовність, яка складається з трьох мільярдів букв. Як вже було сказано раніше, ДНК має структуру подвійної спіралі, з`єднаної між собою за допомогою хімічного зв`язку. Генетичний код складається з численних варіацій п`яти нуклеотидів, які охоплюють: А (аденін), Ц (цитозин), Т (тимін), Г (гуанін) і У (урацил). Порядок локалізації нуклеотидів в ДНК визначає послідовність амінокислот у білковій молекулі.

Вчені виявили цікавий факт, що близько 90% ДНК-ланцюжка є певний генетичний шлак, що не несе важливої інформації про геном людини. Решта 10% розбиті на власні гени і регуляторні області.

Бувають випадки, коли при подвоєнні ланцюжка ДНК (реплікації) трапляються збої. Такі процеси призводять до появи мутацій. Навіть мінімальна помилка в один нуклеотид здатна викликати розвиток спадкового захворювання, яке може бути смертельним для людини. Всього вченим відомо близько 4000 подібних розладів. Небезпека захворювання залежить від того, яку ділянку ланцюжка ДНК торкнеться мутація. Якщо це область генетичного шлаку, то помилка може залишитися непоміченою. На нормальному функціонуванні це не відіб`ється. Якщо ж збій реплікації виникне на важливому генетичному відрізку, то така помилка може коштувати людині життя. Дослідження ДНК з цієї позиції допоможе знайти лікарям-генетикам спосіб запобігти мутацію генів і перемогти спадкові захворювання.

Таблиця генетичного коду ДНК допомагає вченим генетикам скласти повну інформацію про геном людини.

Генетичний скринінг при плануванні і протягом вагітності

Вчені-генетики рекомендують сімейним парам проходити генетичні дослідження ще на етапі планування потомства. В цьому випадку можна заздалегідь дізнатися про можливі зміни в організмі, оцінити ризики народження дітей з патологіями та визначити наявність генетично успадкованих захворювань. Але практика показує, що дослідження ДНК жінки найчастіше проходять, будучи вагітними. При таких обставинах також буде отримана інформація про ймовірність розвитку вад у плода.

Генетичний скринінг є добровільним. Але існує ряд підстав, за якими жінка обов`язково повинна пройти таке дослідження. До цієї категорії хворих відносяться:

• біологічний вік, що перевищує 35 років;
• спадкові захворювання по материнській лінії;
• наявність в анамнезі викиднів і мертвонароджених дітей;
• присутність мутагенних чинників в період зачаття: радіоактивне і рентгенівське випромінювання, наявність у батьків алкогольної і наркотичної залежності;
• раніше народжені діти з вадами розвитку;
• перенесені вагітною жінкою вірусні захворювання (особливо краснуха, токсоплазмоз і грип);
• показання, виявлені при УЗД.

Аналіз крові на ДНК дозволить з великим ступенем ймовірності визначити схильність майбутнього малюка до захворювань серця і судин, кісток, легенів, шлунково-кишкового тракту і ендокринної системи. Також це дослідження показує ступінь ризику народження малюка з синдромами Дауна та Едвардса. Висновок ДНК дасть лікарю повну картину стану жінки і дитини і дозволить призначити правильне коригуючий лікування.

Методи генетичних досліджень при вагітності

До традиційних методів дослідження можна віднести УЗД і біохімічний аналіз крові, вони не уявляють для жінки і плоду ніякої небезпеки. Це так званий скринінг вагітних, що проводиться в два етапи. Перший здійснюється на терміні вагітності 12-14 тижнів і дозволяє виявити серйозні порушення плода. Другий етап проводиться в 20-24 тижні і дає інформацію про незначні патологіях, які можуть проявитися у малюка. При наявності показань або сумнівів лікарі можуть призначити інвазивні методи аналізу:

• Амніоцентез або паркан навколоплідних вод для дослідження. Спеціальною голкою робиться прокол в матці, набирається необхідна кількість амніотичної рідини для проведення аналізу. Ця маніпуляція проводиться під контролем УЗД, щоб уникнути травматизму.
• Біопсія хоріону - забір клітин плаценти.
• Вагітним жінкам, які перенесли інфекцію, призначають плацентогенез. Це досить серйозна операція і проводять її, починаючи з двадцятого тижня вагітності, під загальним наркозом;
• Забір і аналіз пуповинної крові, або кордоцентез. Його можна робити тільки після 18-го тижня вагітності

Таким чином, можна з генетичного аналізу дізнатися, яким буде ваша дитина, ще задовго до його народження.

Вартість експертизи ДНК

У простого обивателя, який не стикається з цією процедурою, після прочитання цієї статті виникає резонне питання: «Скільки коштує експертиза ДНК?». Варто зауважити, що ціна цієї процедури залежить від обраного профілю дослідження. Ось приблизна вартість ДНК-тесту:

• батьківство (материнство) - 23000 р .;
• близьку спорідненість - 39000 р .;
• Двоюрідний спорідненість - 41000 р .;
• встановлення рідного / зведеного брата (сестри) - 36000 р .;
• тест близнюків - 21000 р .;
• по Y-хромосомі - 14000 р .;
• по мтДНК - 15000 р .;
• консультації по встановленню спорідненості: усна - 700 р., письмова - 1400 р.

За останні роки вчені зробили безліч великих відкриттів, які переглядають постулати наукового світу. Дослідження ДНК ведуться безупинно. Вченими рухає велика тяга пізнання секрету генетичного коду людини. Багато що вже відкрито і досліджено, але скільки незвіданого попереду! Прогрес не стоїть на місці, і ДНК-технології міцно впроваджуються в життя кожної людини. Подальші дослідження цієї загадкової і унікальної структури, яка таїть в собі безліч таємниць, відкриють людству величезну кількість нових фактів.