Asjaolu, et DNA ekspertiisi kuritegude lahendamiseks ja isikute/säilmete tuvastamiseks kasutatakse, ei ole enam kellelegi üllatuseks. Millel see kõik põhineb? Meie ümber liigub palju inimesi, olgu siis tööl, tänaval või kodus. Igaüks tundub eriline ja erineb teistest, samas on meis midagi ühist, mis eristab meid ülejäänud elusolenditest. Need erinevused on suurel määral kirjas desoksüribonukleiinhappes ehk DNA-s, nagu seegi, kui palju me erineme üksteisest. Kindlasti olete kokku puutunud ühemunakaksikutega, kes näivad sarnased nagu kaks tilka vett - ka nende DNA võib olla identne.
Emal ja isal on 70 triljonit võimalust
DNA on kõigile elusrakkudele omane pärilikkusaine. Inimese organism koosneb hinnanguliselt 100 000 000 000 000 (1 x 1015) rakust. Inimese rakus paikneb DNA rakutuumas ja mitokondrites.
Rakutuuma DNA on pakitud tihedalt kokku kromosoomidesse. Iga kromosoomi aluseks on omaette, erineva pikkusega DNA molekul. Inimesel on igas keharakus 46 kromosoomi, mis moodustavad paare. Nendest 22 on autosoomsed ehk mittesugukromosoomid, millele lisanduvad sugukromosoomid X ja Y: naistel on kaks X kromosoomi, meestel X ja Y. Kromosoomipaarid on homoloogsed - neil on sama suurus ja sama geneetiline struktuur. Inimesel on kõige suurem 1. kromosoom, mis moodustub ligikaudu 247 200 000 nukleotiidipaarist, ja väikseim 21. kromosoom, mille aluseks on "ainult" ligikaudu 46 940 000-nukleotiidipaarine DNA molekul. Kromosoomid on need ühikud, mille kaudu tuumne DNA vanematelt lastele edasi antakse. Teisisõnu - me saame oma DNA vanematelt, seetõttu me natuke nende moodi olemegi.
Et kromosoomide arv ei muutuks, on põlvkondade vahel sugurakud - munarakud ja seemnerakud. Need on rakud, milles kromosoomide arv on poole väiksem - sugurakkudes on igast kromosoomipaarist ainult üks, kokku siis 23 kromosoomi. Ja munaraku-seemneraku ühinemisel viljastamise käigus taastub 46 kromosoomi komplekt. See DNA info, mis viljastamisel moodustunud rakutuuma kokku satub, kopeeritakse kõikidesse järgmistesse rakkudesse edasi ehk siis sellest ühest rakust saab alguse uus organism, mille kõik rakud sisaldavad põhimõtteliselt samasugust DNA-d.
Kui me saame oma DNA vanematelt, miks ei ole me siis täpselt samasugused kui nemad või miks pole ühesugused õed-vennad, kes saavad DNA samadelt vanematelt?
Vastus peitub sugurakkudes. Nagu juba juttu oli, on sugurakus ainult 23 kromosoomi, igast paarist üks. Seega saame igast kromosoomipaarist ühe emalt ja teise isalt, teisisõnu - poole tuuma DNA-st emalt ja poole isalt. See, milline paariline teatud konkreetsesse sugurakku satub, on juhuslik. 46 kromosoomist võib moodustuda 223 ehk ligikaudu 8,4 miljonit (8 388 608) varianti sugurakke. Ehk siis ühel isal võib olla niipalju seemneraku variante ja sama kehtib ka ema munarakkude puhul. Nendest variantidest võib kokku moodustuda üle 70 triljoni (223 x 223 = 70 368 744 177 664) kombinatsiooni, kusjuures kõigi korral pärineb pool geneetilisest materjalist emalt ja pool isalt. Seega võiks teoreetiliselt olla igas perekonnas samal emal-isal üle 70 triljoni erineva DNA-ga lapse. Kokkuvõttes seguneb geneetiline materjal väga tõhusalt igas põlvkonnas, tagades tänases maailmas geneetilise mitmekesisuse.
Erinevused on peidus 0,1 protsendis
Kuidas kasutatakse seda infot isikute tuvastamisel?
Alustuseks tuleks tagasi minna ajalukku. 1940. aastatel sai üha selgemaks, et DNA on see molekul, mis kannab geneetilist informatsiooni ühest põlvkonnast teise. Lõplikult sai see selgeks 1953. aastal, mil James Watson ja Francis Crick tegid kindlaks DNA struktuuri. Iga DNA molekul koosneb kahest DNA ahelast, mis on teineteise ümber keerdunud, moodustades kaksikheeliksi. Ahelad ise on pikad polümeerid, mis on kokku pandud neljast monomeerist - nukleotiidist. Nukleotiide tähistatakse A, G, C ja T, mis vastavad nende koostisse kuuluvatele lämmastikalustele, vastavalt adeniin, guaniin, tsütosiin ja tümiin. Lisaks sisaldub nukleotiidis suhkur (desoksüriboos) ja fosfaadid. Kahte DNA ahelat hoiavad koos vesiniksidemed, kusjuures paardumine toimub kindlate reeglite kohaselt: paarid moodustuvad A ja T vahel ning G ja C vahel.
Seega, kui ühe DNA ahela järjestuse lõik on näiteks -AGGCTAGCT-, siis tema vastas oleva DNA ahela järjestus on -TCCGATCGA-. Nukleotiidide järjestuses ongi kirjas info, millised on meie füüsilised tunnused või kuidas toimuvad meis keemilised protsessid. Inimese genoom moodustub 3,3 miljardist nukleotiidipaarist.
Kuni 1960. aastateni oletati, et suurem osa inimesi on geneetiliselt peaaegu identsed ja eripära, näiteks silmade värvis või veregruppides, on pigem erand. Mida rohkem andmeid kogunes, seda selgemaks sai, et erinevusi on rohkem, kui eales osati oletada. Tänapäeval arvatakse, et genoom on 99,9 protsenti sama kõigil inimestel ja ainult 0,1 protsenti erinevusi teeb meid üksteisest nii erinevaks. Just see osa DNA-st pakub huvi ekspertidele ja aitab näiteks teha kindlaks, kas kaks proovi saavad pärineda samalt doonorilt, tuvastada isadust jne.
Suuremad ja väiksemad satelliidid
DNA järjestused võib üldjoontes jagada kodeerivateks aladeks ehk geenideks ning mittekodeerivateks piirkondadeks. Geenid, mis moodustavad inimgenoomist ligikaudu 5 protsenti, sisaldavad infot selle kohta, kuidas rakus sünteesida valke. Kui kodeerivad piirkonnad ehk geenid on inimestel üsna sarnased, siis mittekodeerivad seda ei ole ning varieeruvad suuresti. See varieeruvus esineb kahel viisil.
Esiteks võib mingis kindlas DNA järjestuse kohas ehk lookuses olla erinev(ad) nukleotiid või nukleotiidid. Iga selline erinev variant on kõnealuse lookuse üks alleel. Näiteks ühe lookuse ehk piirkonna alleelid võivad olla:
alleel A -AGGCTAGCT-
alleel B -AGGCCAGCT-
alleel C -AGGCGAGCT-
Seda nähtust tuntakse DNA järjestuse polümorfismina.
Teine võimalus, kuidas DNA järjestus inimestel võib erineda, on pikkuspolümorfism. Just pikkuspolümorfism ongi tänapäeval see alus, millele tuginedes isikutuvastamist läbi viiakse. Pikkuse erinevus võib väljenduda selles, et samasuguse järjestusega DNA lõigud korduvad erineval arvul. Need kordusjärjestused ise võivad olla eri pikkusega: pikkades kordustes on kordusühik sadu kuni tuhandeid nukleotiide pikk. Selliseid piirkondi nimetatakse sageli satelliit-DNA-ks. Keskmise pikkusega korduvat plokki kutsutakse minisatelliidiks või VNTR-iks (ingl variable number of tandem repeat), selle pikkus on vahemikus ligikaudu 10-100 nukleotiidi. 2-6-nukleotiidiste kordusühikutega järjestused on mikrosatelliidid ehk lühikesed kordusjärjestused (ingl short tandem repeat), lühidalt STR-järjestused. Vastavalt korduvate nukleotiidide arvule kordusühikus jagatakse STR-järjestused dinukleotiidkordusteks (korduvad kahenukleotiidsed plokid), trinukleotiidkordusteks (korduvad kolmenukleotiidsed plokid), tetranukleotiidkordusteks (korduvad neljanukleotiidsed plokid), pentanukleotiidkordusteks (korduvad pentanukleotiidsed plokid) jne.
Näide lühikesest ehk STR-tetranukleotiidkordusjärjestusest:
alleel A (kolm kordust) -(AGAA)(AGAA)(AGAA)-
alleel B (kaks kordust) -(AGAA)(AGAA)-
Lühikesed kordusjärjestused on eelistatuimad markerid tänapäeva ekspertiisilaborites. Inimese DNA-s on kirjeldatud tuhandeid polümorfseid mikrosatelliite, nad on jaotunud suhteliselt ühtlaselt üle kogu genoomi ja esinevad keskmiselt iga 10 000 nukleotiidi järel.
Alleele tähistatakse numbritega, mis vastavad korduvate ühikute arvule. Muidugi ei pruugi alati olla ühes lühikese kordusjärjestuse lookuses kõik korduvad järjestusühikud täpselt sama järjestusega või sisaldada täielikku kordusühikut, kuid alleelide eristamise seisukohalt on oluline nende lõikude pikkus.
Isikutuvastamiseks kasutatavad lookused on standardiseeritud ja neid rakendatakse üle maailma. Nende hulgas on selliseid, mis on polümorfsemad (näiteks FGA, D18S51), kuid ka selliseid, mis nii palju ei varieeru (näiteks TPOX). Üldiselt on tegemist populatsiooniti väga varieeruvate lookustega. Lookuste tähistamisel lähtutakse nende asukohtadest genoomis. Kui too STR lookus on osa geenist, siis kasutatakse tähistuses ka selle geeni nime. Näiteks paikneb FGA lookus inimese fibrinogeeni alfa ahela geeni kolmandas intronis neljanda kromosoomi pikemas õlas, TPOX lookus aga inimese kilpnäärme peroksüdaasi geeni kümnendas intronis teise kromosoomi lühemas õlas (FGA lookuse ja TPOX lookuse alleelide sageduste võrdlus eestlaste, inglaste ja mustanahaliste ameeriklaste hulgas on esitatud trükinumbris). Kui STR lookus on geeni piirkonnast väljaspool, tähistatakse seda tähtede ja numbritega, mis osutavad samuti kindlale asukohale kromosoomis. Näiteks tähendab D18S51, et tegemist on DNA lookusega (täht D), mis paikneb 18. kromosoomis (tähele D järgnev number), ning et tegemist on ühe koopiana esindatud järjestusega (täht S; ingl single copy). Viimane number näitab, mitmenda lookusena see konkreetne lookus selles kromosoomis on kirjeldatud, seega siis 18. kromosoomi 51. lookusena.
Lookused ja alleelidIga DNA piirkond ehk lookus on rakutuumas esindatud kahe koopiaga, ühega emalt ja teisega isalt. Kui kaks alleeli homoloogsete kromosoomide samas lookuses, st samas kohas, on erinevad, nimetatakse seda heterosügootsuseks, kui aga tegemist on samade alleelidega, siis homosügootsuseks. Väga lihtsustatult tähendabki DNA ekspertiis inimestel varieeruvate DNA lookuste analüüsimist, nendes esinevate alleelide kindlakstegemist ning seejärel proovidest saadud tulemuste võrdlemist.
DNA ekspertiisil ei analüüsita niisiis kogu DNA-d, mis rakus sisaldub, sest see oleks väga töömahukas ja kulukas, vaid ainult neid piirkondi ehk lookusi, mis võimaldavad hõlpsasti püstitatud küsimustele vastata. Võrdluseks võib tuua näite raamatutega. Oletame, et meil on kaks kaanteta ja tiitelleheta paksu raamatut ja me tahame teada, kas tegemist on sama teose ja trükiga. Läbilugemine ja üks-ühele võrdlemine võtab palju aega, aga kontrollida saab ka teisiti. Näiteks vaatame, kas 10. lehekülje esimene sõna on mõlemas raamatus sama, siis kas 50. lehekülje viimane sõna on sama jne. Kui sõnad on erinevad, saame üsna kiiresti aru, et tegemist ei ole sama teosega, kui valitud sõnad paljudel lehekülgedel kokku langevad, võib siiski olla tegemist sama raamatuga. DNA ekspertiisil kasutatakse põhimõtteliselt sama lähenemisviisi ehk siis analüüsitakse mitmeid kindlaid lookusi (lehekülg) ja kontrollitakse, kas alleelid (sõnad) on samad. Nagu sõnadki, mida kasutame, on üsna tavalised, on tavalised ka alleelid, mida ühel DNA lookusel on piiratud arvul, kuid kombinatsioon, mis nendest moodustub, võib olla üsna unikaalne.
Eksperdid tähistavad DNA lookuste alleelide kombinatsiooni terminiga DNA profiil. Mida rohkem lookusi analüüsida ja võrrelda, seda suurem on võimalus, et kahel mittesuguluses oleval isikul ilmneb erinev DNA profiil.
DNA profiil
DNA profileerimise ehk DNA tüpiseerimise eesmärgiks ongi inimese tuvastamine tema DNA kaudu. See peab olema hõlpsalt teostatav ja korratav.
Nagu mainitud, sisaldab organismi iga rakk põhimõtteliselt ühesugust DNA-d, seega on ühe inimese DNA analüüsimiseks triljoneid allikaid. Erandi moodustavad punased verelibled, mis on inimesel ilma tuumata ega sobi seetõttu tuuma DNA analüüsimiseks.
DNA tüpiseerimine ise koosneb mitmest etapist. Kõigepealt on vaja proovi, mida analüüsida: see võib olla veri või sülg, luu või hammas, kõõm või juuksed jne. Bioloogilises proovis, mis talletatakse kuriteo sündmuskohal või võetakse võrdlemiseks kahtlusaluselt või võrdlusisikult, sisaldub lisaks DNA-le veel muudki. Laboris eraldatakse enne analüüsimist DNA molekulid muust rakulisest materjalist, näiteks valkudest. Tänapäeval kasutatakse selleks mitmeid meetodeid. Tulenevalt proovist ja meetodist võib protseduur kesta paarist tunnist mõne päevani. Kõige traditsioonilisem on proovi ettevalmistamisel nn orgaaniline (fenool-kloroform) töötlus, mis tagab hea kvaliteediga DNA, kuid on aeganõudev ja eeldab mürgiste kemikaalide kasutamist.
Sõltuvalt proovist kõigub ka DNA saagis, näiteks kui 1 ml vedelast verest võib saada 20 000-40 000 ng DNA-d, siis samast kogusest uriinist vaid 1-20 ng. Sama kehtib ka teiste proovide korral: kui 1 mg pehmet kudet annab 50-500 ng DNA-d, siis luu korral võib saagis olla vaid 3-10 ng. Lisaks mõjutavad saagist tugevasti keskkonnategurid. Teisisõnu - kui organism (rakk) sureb või kui bioloogiline materjal satub organismist välja, algab DNA lagunemine, milles mängivad oma rolli keemilised ja ensümaatilised protsessid. Kui DNA on lagunenud ja proovist ei õnnestu eraldada piisaval arvul DNA molekule, võib tulemus jäädagi saamata.
Seega tuleb järgmise etapina hinnata eraldatud DNA kogust ja kvaliteeti. Enamasti ei ole ekspertidele saadetud proovid standardsed: väike veretilk kannatanult võib olla jäänud kurjategija riietele, kust seda on üritatud maha pesta, või leitakse metsast kellegi maised jäänused üsna lagunenud kujul. Ekspert peab veenduma, et DNA, mis proovist saadud, pärineb nimelt inimesest, aga mitte bakteritest või seentest, kes on materjali kallal oma lagundamistööd teinud. Ka DNA koguse määramiseks kasutatakse mitmeid meetodeid. Viimasel ajal on üha rohkem populaarsust võitnud need, mis annavad korraga teavet selle kohta, kas proovis on piisavalt DNA-d edasiste analüüsietappide läbiviimiseks või on DNA liiga lagunenud ja pikkadest molekulidest on järele jäänud ainult lühikesed jupid või ei ole DNA puhastamine õnnestunud ning proovi on jäänud inhibiitorid, mis järgmisi reaktsioone ja seega ka tulemuste saamist/mittesaamist võivad mõjutada. Saadud tulemuste alusel otsustatakse, mida edasi teha ja milliseid tulemusi lõpuks oodata.
Korraliku lõpptulemuse saamiseks peaks proovis olema tuumset DNA-d vahemikus 0,1-25 ng, mis vastab ligikaudu 30-8330 koopiale igast DNA järjestusest ehk siis ligikaudu 15-4200 rakule, kuigi tulemusi on saadud väiksemagi kogusega.
Lähemale lõppeesmärgile
Edasi järgmise etapi juurde, mis viib lähemale lõppeesmärgile. Pöördume kõigepealt taas tagasi ajalukku: 1985. aastal kirjeldas Kary Mullis koos kolleegidega esmakordselt polümeraasi ahelreaktsiooni (ingl polymerase chain reaction, PCR) meetodit, mis on olnud olulise tähtsusega kogu molekulaarbioloogias, võimaldades mõne tunniga tekitada miljoneid koopiad huvipakkuvaid DNA järjestusi. Selle meetodita ei oleks võimalik DNA ekspertiisi läbi viia, sest nagu eespool mainitud, on tegemist DNA piiratud kogustega, mille kvaliteet (ehk siis lagunemisaste) on väga kõikuv.
Polümeraasi ahelreaktsioon ehk PCR on ensümaatiline protsess, mille käigus n-ö kopeeritakse tsükliliselt, proovi jahutades ja kuumutades, kindlaid DNA piirkondi ehk lookusi. Iga tsükliga kahekordistub algne DNA matriitsjärjestus. Teoreetiliselt võiks 30-tsüklilise reaktsiooniga tekitada algsest järjestusest ligikaudu miljard koopiat. See kogus DNA-d on juba hõlpsasti mõõdetav mitmete meetoditega. Polümeraasi ahelreaktsiooni olulised komponendid on praimerid - lühikesed DNA järjestused, mis määravad ära kopeeritava DNA piirkonna. DNA matriitsist oli juba juttu, kuid vaja läheb veel nukleotiide, neid nelja monomeeri, millest DNA-d kokku panna, ja ensüümi - DNA polümeraasi, mis hakkab monomeere matriitsist lähtuvalt õiges järjekorras kokku panema. Polümeraasi ahelreaktsioon võimaldab mitmeid praimereid kasutades kopeerida samaaegselt ühes reaktsioonis mitut DNA järjestust. Enam kui kahe DNA piirkonna ehk lookuse samaaegset kopeerimist tuntakse multipleks-PCR-i nime all. Isikutuvastamiseks on kasutusel kommertsiaalsed kitid ehk reaktiivikomplektid, mis võimaldavad samaaegselt analüüsida 11-16 DNA lookust ühe multipleks-PCR-i kaudu. Kõige selle tulemuseks võib olla üle 20 DNA fragmendi, mida tuleb hakata üksteisest eristama.
Pikkuse järgi ritta
Nagu eespool mainitud, kasutatakse isikutuvastamiseks enamasti lühikesi kordusjärjestusi ehk STR lookusi, mille alleelid erinevad üksteisest pikkuse osas, seega ei ole vaja määrata DNA nukleotiidide järjestust, vaid kopeeritud DNA lõikude pikkusi. Selleks kasutatakse elektroforeesi.
Kuna nukleiinhapped, sh siis ka DNA, on suuremas osas puhvrites negatiivse laenguga, hakkavad nad elektriväljas eemalduma negatiivsest elektroodist ja liikuma positiivse elektroodi suunas. DNA analüüsimisel viiakse see läbi geelis, kus väiksemad molekulid, st lühemad DNA fragmendid ehk kopeeritud DNA lõigud, liiguvad kiiremini, pikemad aeglasemalt. Elektroforees on pigem suhteline kui absoluutne mõõtmismeetod, seetõttu võrreldakse uuritavate DNA lõikude pikkuse hindamiseks neid standardse pikkusmarkeriga, mis koosneb teadaoleva pikkusega DNA fragmentidest.
Kuna aga multipleks-PCR-i kaudu paljundatud DNA fragmendid on siiski küllalt lähedase pikkusega, kasutatakse nende täiendavaks eristamiseks fluorestseeruvaid värve, mis on ühendatud reaktsiooni läbiviimiseks kasutatavate praimeritega. Seeläbi muutuvad kõik algselt matriitsilt kopeeritud DNA-lõigud värviliseks ning visualiseeritakse värviliste piikidena elektroferogrammidel elektroferogrammide näited koos selgitsutega on toodud trükinumbris).
Tänapäeval on suurt populaarsust võitnud kapillaarelektroforeesiseadmed, kus DNA lõigud lahutatakse peenikeses geeliga täidetud klaaskapillaaris, mille sisemine läbimõõt on 50 m. Lisaks pikkusmarkeritele kasutatakse proovis sisalduvate alleelide kindlakstegemiseks alleelset redelit. Alleelne redel on kunstlik segu tavaliselt inimestel esinevatest alleelidest. Tarkvara abil võrreldakse uuritavat proovi alleelse redeliga ja saadakse uuritava proovi DNA profiil ehk alleelide kombinatsioon numbrilisel kujul, mida on juba hõlbus võrrelda teiste proovide tulemustega.Appi tuleb statistika
DNA ekspertiisi viimane etapp seisnebki tulemuste interpereteerimises ja proovidest saadud DNA profiilide võrdlemises. Kui proovidest saadud DNA profiilid on erinevad, siis ei saa need proovid pärineda samast allikast, st samalt inimeselt. Kui aga DNA profiilid on samad, siis võib tegemist olla samalt inimeselt pärinevate proovidega. See tähendab, kui näiteks sündmuskohalt on leitud verd, seda analüüsitud ja võrreldud saadud tulemust kahtlusaluse proovist saadud tulemusega ning need langevad kokku, antakse saadud kokkulangevusele statistiline hinnang. Tulles tagasi kirjeldatud raamatunäite juurde - ei analüüsita kogu DNA-d, vaid ainult teatud piirkondi ehk lookusi, ja antakse hinnang neist lähtuvalt. Mida rohkem DNA alleele uuritavas proovis ja võrdlusproovis kattuvad, seda tõenäolisemalt pärinevad nad samast allikast. Siiski tuleb märkida, et omavahel võrreldakse samu DNA lookusi.
DNA võrdlemise näide
|
Lookus |
Lookus D3S1358 |
Lookus vWA |
Lookus D16S539 |
Lookus FGA |
|
I proov sündmuskohalt |
alleelid 14, 17 |
alleelid 16, 18 |
alleelid 11, 12 |
alleelid 20, 21 |
|
II proov sündmuskohalt |
alleelid 16, 16 |
alleelid 14, 17 |
alleelid 10, 12 |
alleelid 22, 26 |
|
Kahtlusalune |
alleelid 16, 16 |
alleelid 14, 17 |
alleelid 10, 12 |
alleelid 22, 26 |
Tabelist nähtub, et I sündmuskohaproovi ja II sündmuskohaproovi tulemused on erinevad, samuti ei lange kokku I sündmuskohaproovi ja kahtlusaluse tulemused. Seega ei saa I sündmuskohaproov kuuluda kahtlusalusele. II sündmuskohaproovi ja kahtlusaluse tulemused on samad, seega võib II sündmuskohaproov kuuluda kahtlusalusele. Kui tõenäoliselt? Sellele küsimusele annab vastuse statistiline analüüs. Nimelt on teada alleelide esinemissagedused ning vastavaid valemeid kasutades arvutatakse konkreetse kombinatsiooni ehk DNA profiili esinemissagedus.
Võtame lookuse D3S1358, kus esineb meil alleel 16, st tegemist on homosügootsusega - nii emalt kui ka isalt on saadud sama alleel. Selle alleeli esinemissagedus eestlaste hulgas on 0,205. Vahemärkusena olgu öeldud, et tavapäraselt hinnatakse sagedusi etnilise päritolu alusel. Kahe alleeli kombinatsiooni esinemissagedus aga 0,205 x 0,205 = 0,042025, st selline kombinatsioon esineb ligikaudu 4 eestlasel sajast, mis on küllaltki tavaline.
Jätkame arvutust teise lookusega vWA. Seal on alleelid 14 ja 17 esinemissagedustega vastavalt 0,126 ja 0,295. Kokku saame selle lookuse korral esinemissageduseks 2 x 0,126 x 0,295 = 0,07434 ehk ligikaudu 7 inimesel sajast. Et tegemist on sõltumatult kombineerunud alleelidega, võime kahe lookuse korral saadud tulemused korrutada ja saame kahest lookusest moodustunud kombinatsiooni esinemissageduseks 0,003124 ehk 3 inimesel tuhandest.
Veel üks lookus - D16S539 alleelidega 10 ja 12: esinemissagedus 2 x 0,05 x 0,377 = 0,0377. Kolme lookuse kombinatsioon eelnevatest esineb sagedusega 0,00011778.
Lõpuks viimane näites - lookus FGA alleelidega 22 ja 26. Et alleelil 26 on näites toodud alleelidest kõige madalam esinemissagedus, on ka selle lookuse korral esinemissagedus madalaim: 2 x 0,172 x 0,013 = 0,004472.
Kõiki nelja lookust arvesse võttes saame kombinatsiooni esinemissageduseks 0,000000527, mis tähendab, et selline DNA profiil esineb ühel inimesel 1 897 533,2 ehk siis Eestis saaks statistiliselt esineda ainult ühel inimesel. Kuna tavapäraselt analüüsitakse enam kui nelja lookust, on esinemissagedused veelgi väiksemad.
Teistmoodi küsimus
Lisaks kuritegude uurimisele rakendatakse DNA lookuste võrdlust ka suguluse tuvastamisel, kas siis isaduse kindlakstegemiseks või säilmete identifitseerimiseks. Kui kuritegude korral on enamasti tegemist otsese võrdlusega, siis suguluse hindamisel on küsimus veidi teisiti püstitatud. Näiteks, kas uuritav mees saab olla lapse isa, kas säilmed saavad kuuluda võrdlusproovi andnud isiku õele? Lähedaste sugulaste korral hinnatakse sugulust samuti statistiliselt, kuid kasutades veidi teistsuguseid valemeid. Isa-laps paari korral küll eelneb kõigepealt kontroll: ega isadus ei välistu. Nimelt peab ju isal ja lapsel olema igas lookuses üks alleel ühine.
Y-kromosoom
Kui autosoomsed kromosoomid koos nendes paiknevate lookustega kombineeruvad igas põlvkonnas juhuslikult, tingimusel, et pool geneetilisest infost tuleb emalt ja pool isalt, siis Y-kromosoom liigub ainult meesliini pidi, st isa annab oma Y-kromosoomi edasi poegadele. Seega on samas meesliinis vanaisadel, nende poegadel ja omakorda nende poegadel sama Y-kromosoom jne. DNA ekspertiisis ei ole Y-kromosoomi analüüs isikute tuvastamisel nii tõhus, kui autosoomsete kromosoomide analüüsil saadud tulemused (näiteks ei saa ainult Y-kromosoomi uurides üldiselt, juhul kui pole tekkinud mutatsioone, vahet teha vendadel jne), ent oma roll on sellel siiski. Y-kromosoomi teste kasutatakse juhtudel, kus autosoomsete testidega ei saada piisavalt vajalikku infot, näiteks kui vägistamisjärgselt võetud proovis on suurem osa DNA-st naiselt pärit ja mehe DNA osakaal proovis on väga madal. Teisest küljest pakub Y-kromosoom täiendavaid võimalusi säilmete tuvastamiseks - võrdlusproovidena saab kasutada meesliinis sugulaste proove.
Mitokondriaalne DNA
Kui eelnevalt oli juttu tuumas paiknevast 46 kromosoomist, siis väike osa DNA-st, 16 569- aluspaarised rõngasmolekulid (tuumas on DNA molekulid lineaarsed) paiknevad mitokondrites (mtDNA). Erinevalt tuumast on mitokondreid ühes rakus sadu ja igas mitokondris omakorda 4-5 mtDNA molekuli koopiat. Matemaatiliselt tuleb seega tuhandeid mtDNA molekule raku kohta, keskmiselt 500 rakus. Tegemist on väiksemate (väikseimast, 21. kromosoomist peaaegu 3000 korda lühemate) ja kompaktsemate molekulidega, mis muudab mitokondriaalse DNA vähem degradatsioonitundlikuks. Kui tuuma DNA on lagunenud, võib siiski olla säilinud piisaval arvul mtDNA järjestusi, mis teeb võimalikuks nende analüüsimise. Need on juhtumid, kus näiteks säilmed on väga vanad või väga lagunenud ja luud või hambad on ainsad, mis veel järele on jäänud. Kuid mtDNA päritakse ainult emaliinis, seega on samas naisliinis vanaemadel, emadel, nende lastel jne sama mtDNA, kaasa arvatud ühe ema tütardel ja poegadel. Nimelt läheb viljastamise käigus seemnerakust munarakku üle ainult tuum (koos kromosoomidega) ja ühineb munaraku tuumaga. Tsüotoplasmas olevad mitokondrid on seega siis munarakust. Kui mõni seemneraku mitokonder juhtubki sattuma viljastatud munarakku, siis üldjuhul käivitub protsess tema hävitamiseks.
Nagu Y-kromosoomi testide korral, on mtDNA analüüsist pigem abi säilmete tuvastamisel, kus võrdlusena saab kasutada naisliinis sugulaste proove, kui näiteks sündmuskohaproovide seostamisel konkreetse isikuga. Põhjuseks on see, et mtDNA on nii lühike, et tõenäosus leida sealt piisaval arvul erinevusi inimeste eristamiseks on väga madal.
Ühe nukleotiidi polümorfismid
Erinevalt STR ehk lühikestest kordusjärjestustest, mida tänapäeval põhiliselt isikute tuvastamiseks rakendatakse, uuritakse ka ühe nukleotiidi polümorfismide ehk SNP-de (ingl single nucleotide polymorphism) kasutatavust. Ühe nukleotiidi polümorfisme on inimgenoomis rohkesti, üks SNP esineb ligikaudu iga 1000 nukleotiidi kohta. Senini on neid kasutatud põhiliselt seoses geneetiliste haiguste uurimisega. DNA ekspertidele pakuvad nad eelkõige huvi väga lagunenud DNA analüüsitavuse seisukohalt, teisalt ka etnilise päritolu ja füüsiliste tunnuste uurimisel. Tüüpiliselt on ühel SNP lookusel 2 alleeli. Nende esinemissagedus on üsnagi erinev ja pigem populatsioonispetsiifiline, mistõttu on 10-16 STR lookusega samaväärse tulemuse saamiseks vaja analüüsida hinnanguliselt 50-100 SNP-lookust.
DNA reedab punased juuksed
DNA ekspertiisi uued ja kiiresti arenevad valdkonnad on seotud molekulaarse patoloogia ja framakogeneetikaga. See tähendab DNA meetodite rakendamist surma põhjuse ja viisi ning joobe tuvastamisel. Need molekulaarsed meetodid on olulised patoloogidele ja toksikoloogidele, et selgitada välja seletamatute või ootamatute äkksurmade geneetilist seost või uurida reaktsioone (vahel surmaga lõppevaid) või mittereageerimist ravimitele/narkootilistele ainetele.
Ka füüsiliste tunnuste hindamine DNA põhjal on olnud tähelepanu all juba aastaid. Kuna enamik füüsilistest tunnustest on multigeensed ja seega kvantitatiivse avaldumisega, milles oma osa mängivad ka keskkonnamõjud, ei ole nende geneetiline analüüs lihtne. Kõige kaugemale on jõutud seoste leidmisega inimese melanokortiin 1 retseptori geeni mutatsioonide ja punajuukselisuse vahel. Väljatöötamisel on ka geneetiline test silmade värvi määramiseks. Võib-olla leitakse tulevikus SNP-d, mis korreleeruvad näojoontega, aidates uurijatel saada infot võimaliku kurjategija väljanägemise kohta. Ent on üsna ilmne, et ainult mõne üksiku SNP analüüsimisega ei saada tõepärast pilti proovi doonorist. Uurimistöö jätkub ja loodetavasti näeme tulevikus selle vilju.
Käesolevas artiklis on keskendutud ainult inimese DNA analüüsile ja ei ole vaadeldud DNA uurimise muid rakendusalasid kuritegude lahendamisel, näiteks teiste liikide (koerad, kassid, taimed, mikroorganismid jne) DNA analüüsimist. Vaatluse alt on välja jäänud veel mitmed muudki DNA ekspertiisi mõjutavad tegurid, näiteks bioloogilised artefaktid, samuti segaproovid, vähese DNA sisaldusega proovid jne.
ANU AASPÕLLU (1961) on lõpetanud Tartu Ülikooli 1984. aastal bioloogina. Filosoofiadoktor (geenitehnoloogia) 2006. Töötanud Eesti Metsainstituudis, Keemilise ja Bioloogilise Füüsika Instituudis. Kohtuekspertiisi ja Kriminalistika Keskuse keemia- ja bioloogiaosakonna juhataja. Valgetähe V klassi teenetemärk 2006.
