Hồ sơ ADN hoạt động như thế nào?

Người ta ước tính rằng con người giống nhau đến 99,9% về cấu trúc di truyền và 0,1% còn lại của hệ gen con người chứa các vùng biến đổi. Những vùng không mã hóa này chứa các trình tự ADN lặp lại có độ dài khác nhau giữa mỗi cá thể.

Một trình tự ADN lặp lại bao gồm các đoạn lặp lại song song ngắn (STR) hoặc vi vệ tinh, có chiều dài từ hai đến bảy bazơ và sẽ được lặp lại với số lần thay đổi ở các cá thể khác nhau. Khi nhiều vùng này được phân tích, khả năng hai cá thể không liên quan sẽ có cùng số STR sẽ giảm đáng kể.

Các loại mẫu làm hồ sơ ADN

Gần như mọi tế bào trong cơ thể con người đều chứa ADN; do đó, ADN có thể được tách ra từ một số loại mẫu sinh học khác nhau để xác định các cá thể.

Loại mẫu được ưu tiên để lập hồ sơ ADN là máu; tuy nhiên, trong trường hợp hài cốt người bị phân hủy thì loại mẫu này không có sẵn.

Một hạn chế nữa đối với việc lấy máu trong quá trình khám nghiệm tử thi bên ngoài là cần phải mở cơ thể một cách xâm lấn. Quy trình này có thể làm tăng nguy cơ bị kim đâm gây thương tích cho nhà nghiên cứu bệnh học pháp y, cũng như có khả năng khiến các chuyên gia pháp y tiếp xúc với nhiều loại mầm bệnh và/hoặc bệnh truyền nhiễm.

Xương

Một nguồn nguyên liệu ADN có giá trị khác là xương, vì cấu trúc cứng của xương có thể bảo vệ ADN khỏi bị thoái hóa trong thời gian dài hơn.

Bất chấp những ưu điểm này, việc thu thập các mẫu xương đòi hỏi các thủ tục phẫu thuật xâm lấn, thường yêu cầu sử dụng cưa của người đã khuất để thực hiện.

Do đó, giống như việc lấy mẫu máu, một số rủi ro về an toàn và sức khỏe nghề nghiệp nhất định có liên quan đến việc lấy mẫu xương.

Mô nha khoa

Do những hạn chế liên quan đến việc thu thập mẫu máu và xương của tử thi và các hài cốt, một số loại mẫu thay thế và ít xâm lấn hơn cũng có thể được sử dụng để lập hồ sơ ADN.

Một nguồn vật liệu ADN tuyệt vời khác bao gồm các mô răng, có khả năng chống lại các tác động của môi trường như đốt, ngâm, chấn thương, cắt xén và phân hủy. Do đó, việc nhận dạng răng của các cá nhân đã đóng một vai trò quan trọng trong nhiều thảm họa lớn như đánh bom, động đất, bão và tai nạn hàng không.

Nước bọt niêm mạc miệng

Hòa lẫn trong nước bọt ở khoang miệng là các tế bào niêm mạc miệng, đây là một nguồn có thể dùng tách chiết ADN.

Các chuyên gia pháp y sẽ dùng một dụng cụ như que lấy mẫu dịch tỵ-hầu, hoặc đơn giản là que tăm bông sạch thường có ở các gia đình. Một đầu cầm tay, đầu còn lại đưa nhẹ vào khóe miệng và cọ nhẹ vào phía trong thành má cho thấm nước bọt vào đầu tăm bông đó.

Thông thường sẽ lấy 3 đầu tăm bông thấm nước bọt và gói lại bằng giấy hoặc phong bì giấy.

Móng tay

Vật liệu làm móng cũng có thể được sử dụng làm nguồn vật liệu ADN để xác định danh tính một cá nhân từ hài cốt bị phân hủy.

Vì móng tay, giống như xương, được cấu tạo từ các vật liệu sinh học cứng nên chúng thường có khả năng chống lại sự thoái hóa và các loại hư hại khác từ các yếu tố môi trường.

Hơn nữa, việc thu thập móng tay rất dễ dàng và không xâm lấn, do đó hạn chế rủi ro phơi nhiễm cho điều tra viên pháp y. Hơn nữa, việc phân tích ADN từ vật liệu làm móng cũng có thể được hoàn thành trong thời gian ngắn hơn, điều này cho phép các nhà điều tra pháp y và các nhân viên pháp lý khác cung cấp thông tin kịp thời cho công chúng và những thành viên gia đình đang lo lắng.

Gốc chân tóc

Với sự phát triển của công nghệ tách chiết ADN, một loại mẫu dùng để thu thập ADN là gốc chân tóc.

Chỉ cần dùng một dụng cụ nhổ tóc như cái nhíp, nhẹ nhàng nhấc nhẹ sợi tóc để có được bọng tóc nhỏ li ti chính là các gốc chân tóc, nơi chứa đựng nguồn vật liệu ADN.

Đối với tóc hoặc lông bị rụng hoặc đã bị cắt ngang hoặc do dùng tay nhổ nhanh quá thường sẽ không có bọng tóc. Các loại mẫu tóc này không đạt yêu cầu cho tách chiết ADN

Kỹ thuật PCR trong lập hồ sơ ADN

Việc phân tích STR trong pháp y nhằm mục đích nhận dạng còn được gọi là lập hồ sơ ADN, đây là một trong những công nghệ ADN phổ biến nhất được sử dụng trong lĩnh vực này.

Bất kỳ loại xét nghiệm định hình ADN nào cũng sẽ nhắm mục tiêu vào nhiều locus STR nằm trên nhiễm sắc thể thường và/hoặc nhiễm sắc thể X hoặc Y, thường được gọi là nhiễm sắc thể giới tính.

Do các chuỗi STR được bao quanh bởi các trình tự đã biết thường đồng nhất trong toàn bộ quần thể nên kỹ thuật phân tích phản ứng chuỗi polymerase (PCR) thường được sử dụng để lập hồ sơ ADN. PCR khuếch đại các STR hiện diện giữa các chuỗi xung quanh đến mức đủ để phân tích, từ đó cho phép các nhà nghiên cứu xác định hai độ dài của bất kỳ STR nào hiện diện trong bộ gen của một cá nhân.

Tại Hoa Kỳ, Hệ thống chỉ số ADN kết hợp (CODIS) được duy trì bởi Cục Điều tra Liên bang Hoa Kỳ (FBI). CODIS hiện chứa các bản ghi về các điểm đánh dấu STR cốt lõi của hơn 10 triệu người và con số này dự kiến ​​sẽ tăng lên khi thu được nhiều mẫu hơn.

13 CODIS Core STR Loci

Để bằng chứng STR được chấp nhận trong phiên tòa hình sự ở Hoa Kỳ, hồ sơ ADN phải chứa thông tin về tần số của từng alen của mỗi trong số 13 STR cốt lõi xuất hiện tự nhiên ở mọi người thuộc mọi chủng tộc.

Hệ thống Hồ sơ 13-STR rất mạnh mẽ ở chỗ khả năng một cá nhân không liên quan đến thủ phạm thực sự có 1 trên 1 tỷ cơ hội trở thành đối tượng hoàn hảo cho tất cả 13 locus STR trên nhiễm sắc thể thường.

Lập hồ sơ ADN bằng PCR trực tiếp

Một loại kỹ thuật PCR cụ thể đang trở nên phổ biến nhờ khả năng lập hồ sơ ADN là phương pháp PCR trực tiếp (Direct PCR).

Phương pháp PCR trực tiếp giúp loại bỏ nhu cầu trích xuất và định lượng ADN trước khi phân tích, thay vào đó cho phép các nhà điều tra pháp y phân tích trực tiếp mẫu của họ trong xét nghiệm dựa trên PCR.

Loại mẫu và/hoặc bộ dụng cụ đang được sử dụng có thể xác định phương pháp chính xác cho phương pháp PCR trực tiếp nhất định.

Gần đây ở Nam Phi, trong nỗ lực xác định số lượng thi thể không xác định ngày càng tăng, các nhà nghiên cứu đã sử dụng các mẫu tế bào niêm mạc (buccal sample) được thu thập từ các thi thể để kiểm tra tính hữu ích của phương pháp PCR trực tiếp để lập hồ sơ ADN. Trong nghiên cứu của họ, hồ sơ ADN đầy đủ được lấy từ 73% tổng số dịch ly giải màng phổi sau khi chết được thu thập.

Mặc dù các mẫu tế bào niêm mạc yêu cầu tăng lượng dung dịch ly giải đầu vào để đạt được tỷ lệ thành công hồ sơ ADN tối ưu, nhưng nghiên cứu này đã chứng minh rằng loại mẫu này có thể giúp quy trình nhận dạng con người dễ dàng hơn trong các môi trường khám nghiệm tử thi khác nhau.