För ungefär 50 år sedan upptäckte Watson och Crick DNA:s struktur. Idag har forskningen lett fram till att man från DNA innehållet i ett hårstrå kan binda en brottsling till en brottsplats. I t ex de fruktansvärda polismorden i Malexander kunde förövarna bindas till dådet tack vare olika DNA-spår som fanns vid brottsplatsen.

Hur går man då till väga för att få fram ett DNA fingeravtryck? Denna fråga ställde vi oss när vi började vår research efter material om DNA analys. DNA fingeravtryck används inte bara inom kriminalteknik utan har sitt ursprung i den medicinska forskningen.

En människas genetiska material finns lagrat i DNA som är en lång molekyl uppbyggd av nukleotider vars beståndsdelar är en fosfatgrupp, en kvävebas och en sockermolekyl. DNA:s kemiska struktur är den samma för alla människor, det enda som skiljer sig är i vilken ordning basparen kommer. Alla människor har ett unikt DNA fingeravtryck som till skillnad från vanliga fingeravtryck inte kan ändras genom operation. Ett DNA fingeravtryck är samma för varje cell, vävnad och organ.

Det finns så många miljoner baspar hos en organisms DNA att alla människor har en unik sekvens. Genom att använda dessa sekvenser skulle en person kunna bli identifierad endast utifrån dessa baspar. Men eftersom det finns många miljoner baspar skulle detta ta väldigt lång tid. Istället används en snabbare metod som grundar sig på att DNA har ett upprepande mönster. De här mönsterna ger dock inte ett induviduellt fingeravtryck utan kan användas för att fastställa om två DNAprov kommer från samma person, besläktade personer eller icke besläktade personer. Forskare använder ett litet antal sekvenser hos DNA som som man vet varierar mycket mellan individer för att få en sannolikhet för om proven t. ex. kommer från samma person.

Varje DNA-sträng består av exoner som innehåller genetisk information och introner som inte innehåller någon väsentlig information. Även om intronerna inte verkar ha någon funktion så har man funnit att de innehåller upprepade sekvenser av baspar. De upprepande sekvenserna har fått olika namn beroende på deras längd. Längden15-70 baspar kallas för VNTR ( Variable Number Tandem Repeats ). Längden 2-4 baspar kallas STR( Simple tandem repeats). STR sekvenser ger bäst resultat vid analys, eftersom de innehåller färre mutationer och ger tydligare band i elektrofores.

En persons VNTR/ STR ärvs från föräldrarna, antingen från endast modern eller fadern eller som en kombination från båda. Man kan dock aldrig ha VNTR som varken modern eller fadern har. Eftersom VNTR mönster ärvs genetiskt så är en persons VNTR mönster mer eller mindre unikt. Ju mer VNTR material som används för att analysera ett VNTR mönster desto mer detaljerat och individuellt blir DNA-fingeravtrycket.

Här kan man se VNTR mönster för mamma Barbro och pappa Conny och deras fyra barn:

D1 parets biologiska dotter Maja

D2 pappans styvdotter Klara, dotter till Barbro och hennes förra man

S1 parets biologiska son Kenneth

S2 parets adopterade son Pelle ( hans föräldrar är ljust och mörkt grön.).(ref. 2)

DNA-fingeravtryck används för att diagnostisera ärftliga sjukdomar hos både ofödda och nyfödda barn. Sjukdomar som kan diagnostiseras är t. ex. Huntingtons sjukdom, Alzheimers och sickle cell anemi.

Tidig upptäckt av sådana sjukdomar gör det möjligt för sjukhuspersonal och föräldrar att förbereda lämplig behandling.

Genom att studera DNA-fingeravtryck hos en familj eller nära besläktad etnisk grupp med en vanligt förekommande sjukdom kan DNAmönster assosierade med sjukdomen upptäckas. Mönstren kan ofta förutsäga vilka som kommer att utveckla sjukdomen och en lämplig behandling kan sättas in.

Eftersom man ärver VNTR från sina föräldrar kan VNTR mönster användas för att bestämma faderskap. Detta användningssätt har blivit mer kommersiellt gångbart och flera amerikanska företag inriktar sig idag på att utföra släkt- och faderskaps bestämmningar. För att göra en faderskapsbestämning använder man sig av metoden Southern blot ( se senare avsnitt).

VNTR från DNA som kommer från blod, hår, hudceller eller andra genetiska bevis som kan ha lämnats vid brottsplatser kan jämföras med DNA från misstänkta. VNTRmönster är också användbart när man ska identifiera ett mordoffer.

Vid sexualbrott är det främst sperma och epitelceller som undersöks men även saliv/sekret, rotbärande hårstrån och vävnadsrester analyseras. På svåra och dåliga spårtyper som t.ex. rotlösa hårstrån kan analys av mitokondrie DNA istället utföras. I varje cell finns 1000 gånger fler kopior av mitokondrie-DNA än av DNA i cellkärnan. Detta gör att det är mycket lättare att spåra mitokondrie-DNA, nackdelen är att denna metoden är betydligt mer osäker. Sannorlikheten för att en överrensstämmelse ska vara slumpmässig ligger för miokondrie-DNA mellan en på hundra och en på tusen, medans det hos DNA från cellkärnan är ungefär en på miljonen. Detta beror på att mitokondrie-DNA:t endast nedärvs från mamman vilket gör att variationerna för detta DNA blir mindre.

I USA har FBI skapat en nationell databas med genetisk information, the National DNA Index System. Denna innehåller DNA samlad från dömda brottslingar och bevis från brottsplatser. Vissa experter bävar dock för att databasen kan användas för obehöriga ändamål som t.ex. att leta upp människor med utmärkande sjukdomar som t ex AIDS.

Sjukdomsspridande organismer som bakterier och virus finns ofta i väldigt små mängder men med DNA identifiering kan dessa ändå upptäckas. Testet påvisar då DNA:t för för den specifika virus eller bakterie typen.

DNA fingeravtryck kan även användas för att undersöka om människor blivit infekterade av samma familj av bakterie eller virus. Detta kan hjälpa till att fastställa källan till ett infektionsutbrott.

DNA fingeravtryck har använts för att identifiera försvunna barn och militär personal som dött i tjänst. Denna metod är mer exakt än tandkort, blod typning eller identitets brickor. Detta har dock inte en bred användning sedan det är dyrt och opraktiskt att bereda och långtids lagra miljoner DNA fingeravtryck.

Ordet DNA-fingeravtryck är egentligen lite missvisande eftersom det antyder att VNTRmönstret, liksom ett fingeravtryck är unikt för varje männsika. Allt som ett VNTRmönster kan göra är att ge en sannolikhet för om DNA:t som kom från t. ex. blod på brottsplatsen tillhör den misstänkte. Sannolikheten för DNA-fingeravtrycket tillhör en viss person måste vara speciellt hög vid brottsundersökningar när man ska avgöra om personen är skyldig eller inte. Man använder därför sällsynta VNTRs eller eller kombinationer av VNTRs för att skapa ett VNTRmönster som ökar sanolikheten att de två DNA mönstern verkligen matchar varandra.

Eftersom VNTRs är resultat av genetiskt arv så är de inte jämnt utspridda över hela den mänskliga populationen. Ett visst VNTRs förekomst kan därför inte ha samma sannolikhet för alla människor, den varierar beroende på personens genetiska bakgrund. Skillnader i sannolikhet är särskilt synlig mellan olika etniska grupper.

Fel vid analysen av proverna och nedsmutsning av proven kan göra resultatet otillförlitligt. När DNAprovet finns i liten mängd finns det inte mycket utrymme för fel särkilt om man skapar en större mängd prov genom att kopiera DNAt. Då är det väldigt viktigt att provet inte förorenas av t. ex en hudcell från labbassistenten.

DNA är även väldigt känsligt för fukt och värme. Vid förvaring i felaktig miljö kan det brytas ner på bara någon dag. Detta försvårar bl.a provtagning vid brottsplatser.

1. Blod, sperma, hårstån eller liknande samlas på brottsplatsen och ur detta kan DNA isoleras. Isolering av DNA från resten av cellmaterialet i kärnan kan göras på två sätt.. På kemisk väg genom att använda en detergent för att tvätta bort det extra cellulära materialet från DNA eller mekaniskt genom att höja trycket och "krama ut" DNA:t.

2. Sedan klyvs DNA i bitar av varierande storlek genom att använda restriktionsenzymer som klyver DNA på specifika ställen. Ett exempel på ett restriktionsenzym är EcoR1 som finn si bakterier och bara klyver DNA där sekvensen GAATTC finns.

3. Sedan sorteras DNAfragmenten efter storlek med hjälp av gel elektrofores. DNA ansätts på en gel t. ex. agaros och en elektrisk laddning ansluts med den positiva laddningen på botten och den negativa på toppen. Eftersom DNA har en liten negativ laddning så attraheras DNAfragmenten mot botten av gelen. De mindre fragmenten går igenom snabbare och samlas längre ned mot botten än de större.

4. Denaturering av DNA

Genom att denaturera DNAt blir det enkeltsträngat. Detta kan man göra antingen genom att hetta upp eller kemiskt behandla DNA i gelen.

5. Överföring av DNA till ett nitrocellulolosamembran.

Gelen med de storlekssorterade DNAfragmenten överförs på ett membran som fäster DNA permanent. Nu har vi fått en "Southern Blot".

6. Analysering av "Southern Blot".

När man ska analysera en "Southern Blot" så använder man en radioaktiv genetisk markör i en hybridiseringsreaktion med DNA:t i fråga. När man sedan tar en röntgebild av "Southern Blot" så syns bara de områden där den radioaktiva markören binder. Det streckkodsliknande mönstret som bildas kan användas för att identifiera förekomsten och frekvensen av det specifika genetiska mönstret som innehåller markören.

Southern Blot som visar ett visst genetiskt mönster.(ref. 2)

PCR är en metod för att göra många kopior av ett specifikt DNAsegment. Tekniken gör det möjligt att utgå från mycket lite DNA och göra miljontals kopior på bara några timmar. Den är mycket snabbare än "Southern Blot".

Startmaterialet för PCR är en lösning av dubbelsträngat DNA som innehåller sekvensen som man ska kopiera. Man tillsätter sedan ett värmetåligt DNA-polymeras och en viss mängd av fyra olika nukleotider (DNA polymeras byggstenar) vilka är dATP, dCTP, dGTP och dTTP och primrar. Primrar är nödvändiga för att DNApolymeraset ska börja sin DNA syntes.

Primrarna som används för PCR är korta, syntetiska molekyler av ensträngat DNA som är komplementära till början av den ena DNA strängen och till slutet av den andra strängen hos det DNA man ska kopiera. De bestämmer på det sättet också vilka segment av DNA:t som blir kopierat. DNA polymeras bygger vidare på DNA strängen från dess primer i 3´till 5´ riktning.

1. DNA hettas upp för att separera strängarna.

2.Efter det kyls DNA:t ner så att primrarna kan vätebinda till båda strängarna av DNA:t som ska kopieras.

3. DNA polymeras adderar nukleotider till 3´ ändarna hos primrarna genom att använda DNAsträngen som mall.

På ungefär fem minuter så har DNAsekvensen blivit dubblerad. Lösningen värms då igen och startar en ny cykel med separartion av DNA strängarna, primerbindning och DNA syntes. Cykeln upprepas tills man har fått tillräckligt många kopior.

(ref. 4)

Alla människor har ett unikt DNA fingeravtryck som inte kan ändras. Det som skiljer fingeravtrycken åt är olika upprepande sekvenser i DNA materialet.

För att få fram dessa fingeravtryck finns det olika metoder, de vanligaste är dock PCR och Southern Blot. I den förstnämnda kopieras små DNA mängder till ett stort antal som sedan analyseras. Vid Southern Blot klyvs däremot materialet och separeras efter storlek. Slutligen fås ett streckkods liknande mönster som kan analyseras.

DNA analyser används inte bara vid brottsutredningar utan har också en framstående roll vid faderskaps- och släktbestämmningar, sjukdomsdiagnostik, person identifiering och organism identifiering.

Trots att DNA analys är en relativt säker och exakt metod har den vissa svagheter. Vid små DNA mängder kan t.ex. effekter som nedsmutsning ha förödande konsekvenser.

Every person has a uniqe set of DNA in every cell, tissue and organ. This can be used for making a DNA fingerprint by different methods of DNA analysis such as Southern Blot and PCR.

DNA fingerprinting is most commonly known for its` role in connecting criminals to crime scenes. Other important areas of use are diagnosis of inherited disorders, personal identification, paternity and identification of organisms e.g bacteria and virus.

Biology 5th edition, 1999 Cambell, Reece, Mitchell

Läkartidningen vol 95, nr.42 1998

"Viktig uppgift för läkare att säkra spår efter sexbrott", Ricky Ansell

Upsala Nya Tidning, 110300

"Så kan forskarna analysera DNA från hårstrån eller hudfragment"

" Uppsala forskare hjälper polisen",Rebecka Edgren

Ny teknik, 020498 nr14

"Tsarfamiljens kvarlevor skapar nytt vetenskapligt mysterium", Ulrika Björksten

Ny Teknik, 210897 nr34

"Avslöja brottslingen och hitta sjukdomar", Ulrika Björksten

TCO- tidningen nr16 140696

"Ett hårstrå, litet spott och en skärva glas", Carita Andersson

1) http://encarta.mns.com/find/

2) www.biology.washington.edu/fringerprint/blot.html

3) http://vector.cshl.org/resources/aboutdnafingerprinting.html

4) www.grace.se/shbk97nai/pcr.html

5) www.promega.com/photes/58/5189c.html

6) http://esg-www.mit.edu:8001/esgbio/rdna/landerfinger.html