Криминалистика экспертиза днк

Генетика в помощь: ДНК как доказательство

ДНК-экспертиза, или генетическая дактилоскопия, стала использоваться при расследовании преступлений в 20 веке. Сегодня из дорогого и экзотического способа исследования доказательств она всё ближе к рутине, а технологии настолько усовершенствовались, что можно обнаружить частицы ДНК, не видимые глазу. Как ДНК появляется на месте преступления, в чем особенности исследования, насколько убедительным доказательством можно считать ДНК-экспертизу и чем опасно усовершенствование метода, рассказали в материале сообщества Sense About Science.

Сравнительно недавно – где-то столетие назад – стало ясно, что на месте преступления скрыто множество полезной информации, которую с помощью науки можно интерпретировать и представить суду. Когда идея корректного уголовного расследования, которая была сформулирована только в 18–19 веке, широко распространилась, следователи стали искать доказательства в подкрепление своих гипотез. Криминалистика и использование в расследовании лабораторных исследований преобразили судебный процесс, а появление в суде результатов генетических экспертиз, казалось бы, дали возможность находить неоспоримые доказательства вины преступника. Однако на деле всё несколько сложнее.

Как анализируют ДНК?

ДНК – молекула, которая содержит генетические инструкции и во многом определяет, как мы выглядим. 99,9% нашей ДНК идентичны ДНК других людей, но именно оставшиеся 0,1% выделяют нас как индивидуумов. Они-то и важны для судебных генетиков, которые используют эти данные для создания профиля ДНК из биоматериала с места преступления. Образец сравнивают с эталонной ДНК подозреваемого. Так вычисляют, насколько велика вероятность того, что человек причастен к преступлению.

1 шанс из
100 миллионов миллиардов –

такова вероятность полного совпадения двух полных профилей ДНК.

Поскольку такая значительная часть нашей ДНК практически одинакова, ученые-криминалисты не анализируют ДНК полностью – это было бы очень дорого. Вместо этого они обычно концентрируются на коротких, сильно изменчивых областях повторяющейся ДНК, называемых короткими тандемными повторами, или STR. У отдельных людей они различаются, и их можно использовать как генетические маркеры для создания профиля ДНК, который чрезвычайно редок среди неродственных индивидуумов.

Как правило, используется 16 маркеров плюс маркер пола. Они записываются как номер, и фактически генетический профиль человека – ряд цифр, похожий на номер лотереи.

Когда профиль ДНК будет создан из образца, взятого с места преступления, его можно сравнить с другими профилями, уже занесенными в национальную базу, и с ДНК подозреваемого и жертвы. Если оба профиля идентичны, речь идет о полном совпадении; возможно и частичное совпадение профилей. Как только совпадение обнаружено, можно вычислить, насколько высока вероятность того, что речь идет о конкретном человеке.

Какова вероятность того, что ваша ДНК будет соответствовать ДНК другого человека?

Это зависит от того, на сколько частей ДНК опирается исследователь. Если речь об одном маркере – вероятность совпадения с другим человеком высока, от 1 к 20 до 1 к 100). Но по мере изучения большего количества «отрезков» ДНК вероятность совпадения стремительно снижается.

Извлечь профили ДНК из различных тканей организма не всегда просто. Так, относительно легко создать профиль ДНК из свежего образца крови, слюны и спермы, но получить ДНК с объектов, к которым человек просто прикасался, – задача не из лёгких. До 2000 года судебные генетики вообще не смогли бы составить профиль ДНК на основе крошечных образцов биоматериала. Но ДНК-анализ и чувствительность техники развивались: сегодня профиль может генерироваться только из 50 пикограммов ДНК (количество, содержащееся примерно в 8 клетках человека). Такие следы нельзя увидеть невооруженным глазом.

Достаточно ДНК для создания полного профиля ДНК будет разве что в идеале. На деле это не всегда возможно. Если ДНК восстанавливается только в небольших количествах или деградирует под влиянием температуры, влажности или других факторов, ряда маркеров не будет. А значит, останется возможность составить только частичные профили ДНК. Сокращенное число маркеров усложняет поиски различий между людьми. Итог: вероятность того, что частичный профиль ДНК совпадет с другими, гораздо выше.

Кроме того, если образец с места преступления содержит ДНК от двух или более индивидуумов, то речь идет о «смешанном» профиле. А раз «человеческие следы» есть везде, то любое ДНК с места преступления – потенциальная смесь. Это не проблема, кроме случаев, когда количество анализируемого материала слишком мало, и его можно спутать с фоновой ДНК или ДНК другого человека – например, жертвы. В таких ситуациях современные компьютеризированные методы позволяют рассчитывать силу доказательств, о чем надо информировать следователей и присяжных.

Внешность по ДНК: реальность или миф?

Последние достижения в судебной генетике позволяют предположить, какими будут внешние характеристики носителя ДНКнапример, его глаза или волосы. Но возможности этой грани анализа ДНК, фенотипирования, порой преувеличивают.

Проще всего предсказать пол носителя ДНК. Определить цвет глаз и волос сложнее, и тест не даст 100%-ный результат, а другие данные, например, рост, пока невозможно. Ряд маркеров могут использоваться, чтобы определить биогеографическое происхождение человека. На сегодня можно достоверно определить принадлежность к основным континентальным группамАфриканской, Западно-Евразийской, Восточно- и Южно-Азиатской или Коренной Американской. Определить происхождение вплоть до страны невозможно.

Цвет кожи, вероятно, станет следующим признаком внешнего вида, который криминалисты смогут предсказать из ДНК; такие тесты разрабатываются. Как окончательное доказательство в суде практически не используется.

Случайный прохожий или преступник?

Куда бы вы ни пошли, чего бы вы ни коснулись – всё может содержать следы вашей ДНК. Мы постоянно его «разбрасываем», ведь один из способов, с помощью которого мы распространяем ДНК, – постоянное шелушение кожи. Клетки попадают на одежду и поверхности, к которым мы прикасаемся. Отпечатки пальцев, обуви, волокна одежды, волосы – все это преступник может оставить на месте преступления или же, наоборот, унести чужие «следы» с собой.

Исследователям надо учитывать, когда и как ДНК могло оказаться на месте преступления или объекте: небольшое количество ДНК могут попасть на объекты через капельки слюны, например, при разговоре или чихании, от клеток кожи в пыли или на предметах, к которым прикоснулся человек. Раньше это не было проблемой: когда анализ судебной ДНК впервые появился в 1980-х годах, для создания профиля требовалось много биоматериала. Сегодня же крошечные следы ДНК можно восстановить и проанализировать, и это не только позволило раскрыть сложные дела, но и создало проблемы. Следователи стали спекулировать уликами и подозревать, что преступник мог иметь контакт с жертвой, хотя никаких видимых следов, об этом свидетельствующих, не было. Такой подход может привести как к продуктивному расследованию, так и к обнаружению ДНК, не относящихся к преступлению. Как и любой другой инструмент анализа, анализ ДНК может быть затратным и отвлекать от сути дела.

ДНК не лжет. Это важнейший ключ и сильнейшая улика, но всё-таки с ДНК работают люди. Поэтому как ни мала вероятность ошибки, полностью она не исключена. Анализ ДНК не означает, что следствие можно вести спустя рукава.
Джил Талли, судмедэксперт, биолог

Если ваша ДНК найдена в месте, она может присутствовать там, потому что:

(B) Вы коснулись объекта, который позднее был перенесен в место кем-то другим (например, предмет вашей одежды);

(С) Вы столкнулись с человеком, который некоторое время спустя коснулся чего-то на этом месте, непреднамеренно оставив вашу ДНК там, – например, вы пожали ему руку или вы оба до этого касались одной и той же поверхности.

Профили ДНК тоже можно неправильно истолковать или преувеличить их значение. Так что если ДНК определенного человека нашли на месте преступления, это еще не значит, что он виновен, – это лишь одно из доказательств, а не решение всех проблем.

Может оказаться, что ДНК, извлеченная из места преступления, на самом деле:

(A) Фоновая ДНК: появившаяся до совершения преступления и не имеющая к нему отношения;

(B) Вторичная ДНК: ДНК от кого-то, кто никогда не был на месте преступления, но она попала туда из-за контакта с другим лицом, которое и оставило «след» на месте преступления.

(С) Результат загрязнения уже после совершения преступления в ходе следствия – например, случайно переносить ДНК могут латексные перчатки, если их забыли поменять, или другие инструменты. Загрязнение может произойти и в судебной лаборатории.

В октябре 2011 года Адама Скотта арестовали по подозрению в изнасиловании в Манчестере, Великобритания. Мазки половых органов женщины выявили следы спермы, и один из анализов совпал с профилем ДНК г-на Скотта. Доказательство было единственным, но весомым. Учёный, который изучал образец, сказал: «По оценкам, вероятность случайного совпадения компонентов ДНК преступника с компонентами ДНК Скоттапримерно 1 на миллиард». Но Скотт утверждал, что во время нападения был в своем родном городе Плимутена расстоянии более 200 миль.

Версия следствия оказалась ошибочной. Через два месяца после ареста Скотта обнаружились записи звонков его мобильника из Плимута спустя несколько часов после сообщения об изнасиловании. В итоге через пять месяцев содержания под стражей мужчину освободили. Расследование показало, что Скотт попал под подозрение из-за случайного заражения образцов биоматериала в лаборатории. За день до их обработки там обработали ДНК-образец Скотта. Одноразовую пластиковую пластину, которую брали для анализа, использовали повторно, что и привело к ошибке. Настоящего преступника так и не нашли.

Инцидент обращает внимание на два важных момента для судов: во-первых, ДНК не должна использоваться в качестве единственного доказательства в уголовном деле, а во-вторых, переоценка важности доказательств ДНК по сравнению с другими доказательствами несет в себе значительные риски.

Главное – контекст

Нельзя строить расследование только на ДНК. Это эффективный инструмент для расследования, который может использоваться в более широком контексте всех других доказательств по делу. Присутствие ДНК не обязательно говорит нам, когда и как образец там оказался. Но это может быть феноменально полезным инструментом для позиции исследования. Но самое важное – это контекст.

Некоторые типы образцов ДНК с меньшей вероятностью окажутся на месте преступления случайно – например, если речь идет о пятне крови. Чтобы понять, важен ли определенный образец ДНК для расследования, надо ответить на вопросы: когда и как проверенные ДНК оказались на поверхности и как был собран образец. Дополнительный контекст может также предоставляться другими доказательствами, не связанными с ДНК.

ДНК-анализ как рутинное исследование, или
О чем способна рассказать ваша генетическая карта

Анализ ДНК — современный вид лабораторной диагностики, позволяющий выявить наследственное заболевание или определить предрасположенность к нему.

Передовые технологии позволяют с высокой точностью определить биологическое родство между ребенком и предполагаемым родителем еще до появления малыша на свет, во время его вынашивания.

В качестве биологического материала для проведения ДНК-анализа могут выступать кровь, волосы, ногти, слюна, отделяемое из носа и некоторые другие субстанции.

Для того чтобы результаты анализов были максимально достоверными, необходимо правильно подготовиться к сдаче биоматериала.

Комфорт — превыше всего. Сдать все необходимые анализы можно не выходя из дома.

Контроль качества лабораторных исследований, осуществляемый по международным стандартам, — дополнительная гарантия точности результатов анализов.

Еще 50 лет назад идея изучения генотипа человека в ходе лабораторной диагностики казалась ученым фантастикой. Они знали, что наследственная информация заключена в молекуле дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), которая содержится в клетках нашего тела, однако процесс расшифровки этих данных виделся безгранично сложным, долгим и крайне дорогостоящим. Сегодня ДНК-анализ из высоких научных технологий перешел в разряд повсеместных исследований, доступных каждому пациенту.

Анализ ДНК: передовой метод превентивной диагностики

Чтобы понять, что такое ДНК, лучше представлять себе не химическое соединение, а компьютерную программу, написанную на особом языке программирования. В этом языке всего четыре буквы — «А», «Ц», «Г» и «Т» (они соответствуют первым буквам названий участков молекулы — азотистых оснований, входящих в состав ДНК). Последовательностью этих четырех букв закодированы все существующие гены, благодаря которым в организме человека синтезируются белки. Другими словами, в ДНК записано, когда, сколько и каких белков будет произведено в нашем теле — начиная с эмбрионального периода и до самой смерти. Это определяет не только нашу внешность (цвет глаз и волос, рост, черты лица, оттенок кожи и т. д.), но отчасти и характер, и предрасположенность к некоторым заболеваниям. Зная, что за информация содержится в ДНК, можно в любой момент жизни определить, какие генетические неполадки есть в организме человека и какова вероятность, что они однажды дадут о себе знать. Более того — такой анализ может сообщить, как наше тело будет реагировать на определенные лекарства.

Вскоре после того, как ученые узнали структуру ДНК, они задумались над возможностью расшифровки содержащейся в ней информации. Были предложены сразу несколько методик, позволяющих выделять, копировать и читать «кусочки» молекулы, записывая содержащийся в ней генетический код.

В 2003 году исследователи заявили об успешном окончании проекта «Геном человека», в рамках которого выполнялась амбициозная задача: расшифровка абсолютно всех молекул ДНК, содержащихся в 23 парах хромосом человека. Таким образом, ученые получили информацию о месте расположения всех генов, определяющих наше развитие и жизнедеятельность, — нарисовали генетическую карту человека.

В настоящее время использование ДНК-анализа в медицине только набирает обороты: и врачи, и пациенты постепенно приходят к осознанию того, какие возможности открывает полученная в ходе такой диагностики информация. В некоторых странах поиск генов, обуславливающих наследственную предрасположенность к раку, уже стал привычной практикой, но в России такие анализы пока еще сравнительно редки. С другой стороны, подобную услугу предлагают многие крупные частные лаборатории, и при желании каждый из нас имеет возможность «заглянуть в свои гены» уже сейчас.

Как делают анализ ДНК

Анализ ДНК используется не только в медицине, но и в криминалистике, и в юриспруденции. Самая популярная потребность в таком исследовании — определение отцовства. Сравнение ДНК ребенка и его потенциального папы в лабораторных условиях позволяет получить ответ практически со 100% ной точностью, причем многие лаборатории предлагают провести такой тест еще на этапе беременности.

Поскольку ДНК содержится в большинстве живых клеток, в качестве материала для анализа могут использоваться самые разные частицы: буккальный эпителий (мазок с внутренней поверхности щеки), слюна, кровь, ногти, волосяные луковицы, сперма, ушная сера, отделяемое из носа, плодный материал (после аборта или выкидыша) и так далее. Важно, чтобы биоматериал поступил в лабораторию в достаточном количестве, поэтому для получения достоверных результатов желательно сдавать на ДНК-анализ кровь из вены, причем в медицинском учреждении.

Однако в некоторых случаях, когда такой сценарий невозможен или нежелателен, специалисты могут провести анализ и по другим образцам. Так или иначе, состав молекулы ДНК одинаков абсолютно во всех клетках нашего тела (кроме сперматозоидов и яйцеклеток), поэтому при правильной технологии проведения исследования вы сможете получить достоверный результат.

ДНК-анализ состоит из нескольких этапов и требует использования высокотехнологичного оборудования и особых реактивов. По этой причине такую услугу редко предлагают маленькие лаборатории и частные медицинские центры, расположенные в небольших населенных пунктах. Но генетический биоматериал, требующий анализа (ватную палочку в пробирке, волос, кусочек ногтя, салфетку или высушенную жевательную резинку со следами слюны), можно отправить в специальной пробирке или контейнере по почте. Юридической силы результаты такой диагностики иметь не будут, однако при соблюдении всех технологий анализ покажет точный результат.

Методы ДНК-анализа и расшифровка результатов

Несмотря на научный прогресс, ДНК-анализ остается технологически сложной процедурой, ведь речь идет об исследовании микроскопических структур, состоящих из миллионов «букв», последовательность которых следует установить. Это называется секвенированием ДНК.

Для того чтобы «прочитать» молекулу, ее для начала нужно выделить, затем многократно скопировать, а после — «нарезать» на небольшие кусочки, удобные для анализа. Азотистые основания, составляющие «алфавит» генетического кода, при этом окрашиваются особым флуоресцентным красителем, благодаря которому в ходе дальнейшего анализа их можно будет распознать при просвечивании лазером.

Некоторые современные методы секвенирования ДНК напоминают компьютерную томографию, в ходе которой одна-единственная нить ДНК проходит через нанопору, а компьютер фиксирует изменения ионного тока в единицу времени, что позволяет распознать каждую «букву» генетического кода.

Технологии продолжают совершенствоваться, что позволяет ускорить и удешевить процесс ДНК-анализа. Это достигается за счет одномоментного «чтения» сразу нескольких участков ДНК, разработки нового программного обеспечения и усложнения конструкции приборов, предназначенных для автоматического секвенирования, — секвенаторов.

Так, с момента появления первых секвенаторов в 90-е годы минувшего столетия ученым удалось снизить стоимость ДНК-анализа в 13 раз.

Наибольшую известность получили следующие методики секвенирования ДНК:

  • Метод Сэнгера (метод терминации цепи).
  • Пиросеквенирование (секвенирование путем синтеза).
  • Секвенирование на основе лигирования.
  • Секвенирование ДНК одиночных молекул.
  • Нанопоровое секвенирование (тот самый «ДНК-томограф»).

Что показывает анализ ДНК

Возможности ДНК-анализа выходят за пределы подтверждения уже установленного другими методами диагноза — с его помощью можно узнать о заболеваниях, которые еще никак себя не проявили, но при стечении определенных обстоятельств могут серьезно пошатнуть здоровье пациента.

С помощью анализа ДНК определяется:

  • наследственная предрасположенность к конкретным патологиям, которые уже встречались в семье (например, раку или психическим заболеваниям);
  • общий «генетический анамнез» человека, который желает знать наверняка, какие заболевания могут возникнуть у него в будущем;
  • причина неясных симптомов в отсутствии возможности поставить диагноз иным путем (особенно актуально для детей с редкой генетической патологией);
  • индивидуальная непереносимость определенных лекарственных препаратов;
  • степень генетического родства с предполагаемыми членами семьи;
  • вероятность осложнений во время беременности;
  • склонность к алкоголизму или наркомании (на основании выявления генов, ответственных за синтез ферментов, способных расщеплять алкоголь и другие соединения);
  • риски при наличии серьезных физических нагрузок (важно для профессиональных спортсменов);
  • возможные причины бесплодия и т.д.

Благодаря ДНК-анализу будущие родители могут оценить вероятность рождения ребенка с наследственной патологией, а в случае, если заболевание уже выявлено у малыша, — с первых месяцев его жизни выработать оптимальный план лечения, который позволит избежать осложнений.

Сроки готовности и стоимость анализа

Как правило, сроки и стоимость ДНК-анализа пропорциональны объему исследования: чем больше информации вы хотите получить, тем больший объем ДНК предстоит «прочитать» специалистам, сопоставив полученные данные с имеющимися сведениями о функциях обнаруженных генов.

Стоимость анализа ДНК начинается от 1000–1500 рублей (для исследования одного гена) и заканчивается сотнями тысяч рублей — при заказе полного генетического обследования. Сумма обуславливается используемым для анализа методом, видом биоматериала, срочностью диагностики, ценовой политикой лаборатории и многими другими параметрами.

Срок проведения анализа составляет в среднем 3–4 недели — в зависимости от того, где проводится тест (образцы могут быть отправлены в другую лабораторию, где есть соответствующее оборудование), какие реактивы потребуются для его проведения и каков объем предполагаемой работы.

Где можно сдать биоматериал на анализ ДНК

Как уже было упомянуто, генетическими исследованиями в своем арсенале услуг может похвастаться далеко не каждая частная медицинская лаборатория, а уж в случае с государственными учреждениями получить бесплатное направление на подобную диагностику практически невозможно. Поэтому ДНК-анализ по-прежнему остается процедурой, которая проводится по желанию самого пациента.

В выборе подходящей лаборатории для генетического анализа важно проявить ответственность: ведь речь идет о дорогостоящей процедуре, результат которой, возможно, изменит всю вашу дальнейшую жизнь и повлияет на принятие важных решений, связанных со здоровьем. Правильным выводом может стать обращение в сеть современных лабораторий «ИНВИТРО», которая на протяжении 15-ти лет работает с пациентами из России и стран СНГ. «ИНВИТРО» — это более 1000 видов лабораторных исследований (около 100 из них — это анализы генетических предрасположенностей!) и множество комплексных программ диагностики, удобная система оплаты и получения результатов и неизменно высокий уровень обслуживания. «ИНВИТРО» — ваш лучший медицинский советник!

При­от­кры­вая за­ве­су тай­ны ге­не­ти­чес­ко­го ко­да че­ло­ве­ка, мы узна­ем мно­го но­во­го, фан­тас­ти­чес­ко­го, уди­ви­тель­но­го. За­ду­май­тесь: ДНК че­ло­ве­ка со­дер­жит око­ло трех мил­ли­ар­дов пар нук­лео­ти­дов. При этом у про­из­воль­но вы­бран­ных двух лю­дей от­ли­чать­ся бу­дут лишь три мил­ли­о­на пар. По­лу­ча­ет­ся, что ДНК раз­ных лю­дей со­впа­да­ют на 99,9%. При этом каж­дый из нас — уни­ка­лен!

Судебно-геномная экспертиза (ДНК-анализ)

В настоящее время при экспертизе биологических объектов все чаще используются методы исследования дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) – судебно-геномная экспертиза (ДНК-анализ). Это новый вид судебно-биологического исследования, проводимого для установления важной доказательственной информации, связанной с отождествлением личности человека, и биологического родства на основе специальных познаний в области криминалистики, молекулярной биологии и генетики человека.

ДНК является носителем наследственной информации об индивидууме и служит источником всех генетически обусловленных признаков, изучаемых при проведении экспертизы биологических объектов. Молекула ДНК представляет собой полимер, который состоит из структурных единиц – нуклеотидов, расположенных в определенной последовательности, уникальной для каждого индивидуума, что и делает его ДНК неповторимой. Генетический материал (ДНК) является устойчивой биологической структурой и сохраняет способность к тестированию в течение 3-х лет.

Предметами-носителями генетического материала (ДНК) являются любые выделения человеческого организма или частицы его тканей и органов:

  • биологические жидкости (кровь, слюна, пот, сперма, выделения из носа и др.) в жидком виде или в виде пятен на различных предметах;
  • отдельные волосы или пучки волос с корневыми луковицами;
  • фрагменты тканей человеческого тела (кусочки кожи, обломки ногтей, частицы мышечной ткани, кусочки костей, выбитые зубы и т.п.);
  • повседневные потожировые выделения человека.

Задача судебно-геномной экспертизы – исследование генетического материала в целях установления происхождения биологических следов от конкретного человека, а также биологического родства (отцовства, материнства).

Непосредственным объектом исследования судебно-геномной экспертизы является генетический материал (ДНК) – биологические следы как носители такого материала.

Для производства судебно-геномной экспертизы необходимо представить:

  • вещественные доказательства – предметы со следами биологического происхождения (пятна крови, спермы, слюны и др.); фрагменты тела человека (мышечная ткань, костный материал, волосы с корневыми луковицами и др.);
  • образцы биологических жидкостей проверяемых лиц (крови, слюны, спермы и др.) в жидком или высушенном виде (марлевые, ватные тампоны, фильтровальная бумага);
  • материалы уголовного дела – по согласованию с экспертом (сведения об условиях обнаружения и изъятия вещественных доказательств, результаты судебно-медицинской экспертизы и т.п.).

На разрешение судебно-геномной экспертизы могут быть поставлены следующие основные вопросы:

  1. Имеется ли в пятне крови (биологической жидкости) генетический материал, пригодный для проведения идентификационного исследования?
  2. Происходят ли пятна крови (слюны, спермы и т.п.), имеющиеся на одежде потерпевшего Н., от подозреваемого М.?
  3. Какова половая принадлежность биологических следов на вещественном доказательстве?
  4. Подтверждается или исключается биологическое отцовство гр. Н. в отношении ребенка М., родившегося 22 апреля 2005 г. у гражданки С.?

Следователь должен знать, что вопросы типа «Являются ли пятна следами крови?» методами судебно-геномной экспертизы не решаются и относятся к компетенции судебно-медицинской (биологической) экспертизы.

Правила подготовки материалов для проведения судебно-геномной экспертизы аналогичны правилам подготовки материалов для проведения биологической экспертизы крови (спермы, слюны и т.п.).

Источник: глава из учебного пособия

Кобзарь С.И. Организация назначения криминалистических экспертиз и использования их результатов в расследовании преступлений: Учебное пособие / МВД Украины, Луган. гос. ун-т внутр. дел им. Э.А. Дидоренко. – Луганск: РИО ЛГУВД, 2007. – 256 с. – Библиогр.: С. 249 – 251.

СК: за 12 часов можно установить личность преступника по ДНК

Расследование практически ни одного уголовного дела не обходится без проведения анализа ДНК. Именно с помощью этой сложной экспертизы следователям удалось раскрыть громкие убийства детей в российских регионах, девушек в Подмосковье и многие другие. О том, сколько ДНК- лабораторий работают в системе Следственного комитета РФ, какова процедура проведения экспертиз и как ведомство планирует развивать это направление, в интервью РИА Новости рассказал руководитель Главного управления криминалистики СКР Александр Иванов. Беседовала Мария Глебова.

— Как давно на базе главного управления криминалистики СКР начали работать ДНК-лаборатории? В каких регионах они созданы?

— Организационные мероприятия по созданию сети крупных региональных ДНК-лабораторий в системе Следственного комитета России, в том числе на первом этапе — открытие ДНК-лаборатории Главного управления криминалистики (ГУК) в качестве головного подразделения в данной области исследований, были начаты в 2010 году. В том же году были подобраны штат, помещения, организована закупка оборудования и реактивов. В августе 2011 года, после завершения ремонта помещений и инсталляции приборной базы, лаборатория была введена в действие. Вместе с тем еще в 2010 году сотрудники лаборатории ГУК провели несколько десятков экспертных исследований, в которых исследовано более тысячи объектов.

В 2011 году был проведен комплекс работ по организации подобных ДНК-лабораторий в Северо-Кавказском (Кисловодск) и Дальневосточном (Хабаровск) федеральных округах, которые будут обслуживать соответствующие региональные следственные подразделения Следственного комитета. В апреле текущего года данные лаборатории начали свою работу.

В 2012 году открывается лаборатория в Следственном управлении СК России по Свердловской области (Екатеринбург), которая будет производить молекулярно-генетические экспертизы для следственных подразделений Уральского федерального округа. В ближайшей перспективе открытие лабораторий в Сибирском, Приволжском и Северо-Западном федеральных округах.

— Какое оборудование и для каких целей используется в лаборатории?

— Все ДНК-лаборатории СК оснащены самым современным оборудованием и реактивами ведущих мировых производителей (AppliedBiosystems, Promega, Tecan, CarlZeiss, Qiagen, Lumatec, Eppendorf и т.д.). Данное оборудование и реактивы специально валидированы для криминалистических целей. Очень большое внимание в организации работы лабораторий уделяется процессам автоматизации — все лаборатории оснащены роботами для выделения и нормализации ДНК, автоматизированными раскапывающими системами, автоматизированными системами электрофореза.

Кроме того, в этом году все лаборатории СК России будут соединены единой информационной лабораторной системой, что еще больше должно повысить эффективность работы лабораторий, увеличить скорость обмена криминалистически значимой информацией между ними. Совокупная мощность трех открытых лабораторий дает возможность исследования порядка 50 тысяч объектов в год.

Лаборатории проводят весь комплекс биологических исследований, традиционно необходимый для исследования вещественных доказательств — от установления наличия биологического материала (кровь, слюна, сперма, пот) до определения генетических признаков установленного биологического материала, а именно исследование аутосомальной ДНК, исследование ДНК половых хромосом, исследование митохондриальной ДНК.

— Для раскрытия каких видов преступлений чаще всего требуется проведение экспертиз?

— Молекулярно-генетическая экспертиза в настоящее время является одним из самых современных и эффективных инструментов криминалистов при расследовании уголовных дел, возбужденных по факту преступлений против жизни, здоровья и половой неприкосновенности граждан, а также при установлении личности неопознанных трупов. Высока роль данной экспертизы и при расследовании уголовных дел террористической направленности. В последнее время данный вид экспертиз все чаще используется и при расследовании имущественных преступлений — краж, грабежей, мошенничеств.

Уникальность, стабильность ДНК, возможность исследования ее микроколичеств, а также возможность ведения баз данных геномной информации — свойства, которые вывели ДНК-анализ на ведущие роли в криминалистическом сопровождении расследования преступлений.

По оценкам ведущих мировых криминалистов, начало использования геномной информации в расследовании преступлений стало не меньшим событием в криминалистике, чем начало использования дактилоскопии. На данный период дактилоскопия и ДНК-анализ являются двумя основными идентификационными системами в криминалистической регистрации.

— Сколько времени требуется для проведения той или иной экспертизы?

— Технологические возможности лабораторий СК России высоки. В зависимости от сложности поставленной задачи лабораторные исследования объектов могут быть проведены в срок до 8-12 часов от момента обнаружения следов ДНК до получения ее генетического профиля. Так, например, при производстве экспертизы по установлению личности террориста-смертника, совершившего самоподрыв в зале международного прилета аэропорта «Домодедово» 24 января 2011 года, эксперты лаборатории в течение 10 часов установили генетический профиль преступника, провели комплексный анализ полученной информации, в результате чего была установлена этническая принадлежность смертника. Данная информация позволила в комплексе с дактилоскопической информацией уже 26 января установить личность террориста.

В работе лаборатории случаются нештатные ситуации, когда для решения следственных задач требуется провести исследования в кратчайшие сроки. В таких случаях лаборатория может работать практически круглые сутки и продолжительность такой работы может быть ограничена только физическим состоянием экспертов, проводящих данную работу. В подобных случаях производительность лаборатории может составлять сотни объектов в сутки.

В таком же режиме эксперты ДНК-лабораторий СК работали по экспертно-криминалистическому обеспечению расследования преступлений по фактам убийства десятилетней Любы Громыко в Амурской области в 2011 году и девятилетней Ани Прокопенко, тело которой обнаружили в июле этого года в Пятигорске. Кроме того, эксперты работали и по факту убийства двух девушек в Истринском районе Московской области. Эффективная работа экспертов ДНК-лабораторий позволила в трех случаях из четырех установить личности преступников.

— Сколько преступлений удалось раскрыть, используя результаты проведенных анализов?

— Раскрытие преступления — это следствие эффективной работы и взаимодействия различных подразделений: следователей, сотрудников уголовного розыска и экспертных учреждений. Именно совокупность действий, качественная работа на месте происшествия, хорошо спланированный комплекс следственных, оперативно-розыскных и экспертных мероприятий приводит к раскрытию преступления. При производстве экспертиз и исследований экспертами трех лабораторий СК России за 2012 год установлено 112 лиц, причастных к совершению преступлений, и установлена личность 52 неопознанных трупов.

— Какую квалификацию имеет сотрудники ДНК-лабораторий, где обучались?

— Лаборатории СК России комплектуются квалифицированными специалистами, имеющими биологическое, биолого-химическое и медицинское образование. Из тринадцати экспертов отдела медико-биологических исследований управления организации экспертно-криминалистической деятельности Главного управления криминалистики Следственного комитета РФ двое имеют степень кандидата биологических наук, один — кандидат медицинских наук, два эксперта готовятся к защите диссертации на степень кандидата биологических наук.

Молекулярно-генетическая экспертиза: как ловят маньяков

Да, речь идет о ДНК и молекулярно-генетической экспертизе. Всё вроде бы просто: берется ДНК из клеток, оставленных преступником, и сравнивается с ДНК из клеток подозреваемого. На самом деле, конечно, простота тут кажущаяся. Если некоторые живые клетки можно разглядеть в слабенький школьный микроскоп, а то и невооруженным глазом (пример — яйцо), то ДНК — объект микромира, и так просто «взять» ее не получится. То же со «сравнением». ДНК человека составляют 3,1 млрд пар оснований. Прочтение (секвенирование) всего этого объема информации — задача крайне трудоемкая.

Сколько надо клеток?

О том, как составляется уникальный генетический портрет человека и какие технологии при этом применяются, мы поговорили с представителями компании Gordiz — единственного в России производителя реагентов для проведения генетических судебно-медицинских экспертиз. Для начала хотелось узнать, какой минимум биологического материала должен оставить преступник на месте преступления, чтобы молекулярно-генетический анализ стал возможен.

Схема полимеразной цепной реакции показывает основные этапы многократного копирования интересующего участка ДНК (маркера). На этапе денатурации под воздействием нагрева цепочка ДНК распадается на две нити. На этапе отжига при охлаждении к отдельным нитям ДНК присоединяются метки-праймеры. На этапе элонгации фермент полимераза достраивает вторую нить исследуемому участку.

«Можно в принципе получить результат из одной клетки, — говорит специалист компании Сергей Леонов, врач-биохимик, несколько лет проработавший судмедэкспертом. — Есть, например, приборы — лазерные микродиссекторы, которые позволяют вырезать из исследуемых образцов единичные клетки. Однако работа с таким малым количеством генетического материала не относится к стандартным технологиям и процессам и не гарантирует высокую надежность. Для нормального процесса нужно как минимум 10−15 клеток, и на самом деле это очень маленькое количество. Одно прикосновение рукой к предмету оставляет на нем сотни клеток».

Да, человек щедро разбрасывается генетическим материалом, но уже на этапе поиска биологических следов преступника судмедэкспертов поджидает много проблем. Например, отличный материал для исследования — кровь, следы которой хорошо заметны и в них обычно много ДНК. Но в пятне крови могли смешаться кровь преступника и жертвы. Как отделить клетки друг от друга? Задача несколько упрощается, если преступник и жертва разнополы: тогда возможна предварительная сортировка по наличию или отсутствию Y-хромосомы. Вообще работа со смешанными объектами — это часто встречающаяся ситуация: как правило, предметы, к которым прикасался злоумышленник, трогал кто-то и до него, и там можно найти биоматериал, принадлежащий десяткам людей. Для выделения нужного материала порой используют количественный метод: след преступника самый свежий, а значит, если количество каких-то клеток на поверхности объекта хотя бы на порядок превышает число остальных, можно предположить, что это и есть искомый биоматериал.

Типичный случай: после изнасилования эпителиальные клетки жертвы смешаны со сперматозоидами преступника. Для этого случая создан специальный метод. Поскольку эпителий имеет меньшую структурную прочность по сравнению с мужскими половыми клетками, его можно разрушить специальными химикатами, оставив сперматозоиды невредимыми и получив чистую фракцию клеток насильника.

Таким образом, собственно молекулярно-генетическому исследованию предшествует поиск необходимого материала и выделение его из разных смесей. Существуют, например, химические методы поиска следов крови там, где эти следы пытались отмыть. Есть технологии поиска клеток, оставленных на бумаге и других материалах.

Отмывание ДНК

Другой вопрос — сохранность биоматериала. С одной стороны, прочитан геном неандертальца и мамонта, то есть ДНК может сохраняться десятки тысяч лет. А с другой — в пятне крови, оставленном преступником пару дней назад, ДНК может не оказаться вовсе. Как же так? «ДНК — это одна из самых устойчивых биомолекул, — объясняет Сергей Леонов. — Если есть условия для хранения, она может оставаться в целости почти неограниченное количество времени. Лучшие условия — это высушивание, например на бумаге. Лично мне приходилось участвовать в работах по идентификации останков солдат, погибших во время Великой Отечественной. ДНК, обнаруженные в останках, сравнивались с сохранившимися образцами ДНК с фронтовых писем, которые предоставляли родственники погибших в этих местах воинов».

ДНК быстро разрушается под воздействием разных биологических, химических и физических факторов. Если биоматериал попадает во влажную среду, тут же начинается гниение. Гниение — это не что иное, как поедание клеток бактериями. Бактерии к тому же выделяют особые вещества — нуклеазы, которые разрушают весь находящийся поблизости генный материал: это оружие борьбы с вирусами. Если платок с пятном крови стал объектом гнилостных процессов, может оказаться, что пятно крови есть, а ДНК в нем уже нет. Наличие и концентрация в образцах генного материала будут выявлены химическими методами в ходе химического анализа, однако до того, как это произойдет, необходимо экстрагировать ДНК из клеточной среды. «Для этого, — говорит Сергей Леонов, — применяются специальные реагенты, которые полностью разрушают материал клетки, оставляя лишь ДНК. Затем ДНК электростатически связывается с сорбентом, который извлекается, а затем смывается водой. Так получается чистый водный раствор ДНК». Если согласно дальнейшему анализу генный материал есть в растворе и в требуемом количестве, можно приступать к созданию генетического «отпечатка».

На схеме показана классическая схема генетического анализа с использованием агарозного геля. Маркеры двигаются под воздействием электрического поля в блоке геля. Поскольку маркеры меньшего размера встречают меньшее сопротивление геля, они вырываются вперед. Окончательная идентификация маркеров происходит с помощью лазерной подсветки, возбуждающей флюоресценцию.

Польза от молчания

Первым делом следует заметить, что сравнивать полностью две ДНК никакой нужды нет. Генетически все люди на Земле идентичны на 99,99%, и потому есть смысл анализировать лишь сходство-различие определенных участков генома, которые обладают полиморфизмом, то есть представлены у разных людей в нескольких разных видах. «Золотым стандартом» на сегодняшний день считается исследование полиморфных маркеров, имеющих переменную длину. Маркеры — это участки «молчащей» ДНК, которые не выступают в качестве действующих генов и не кодируют белки. Зато они имеют характерную структуру — одни и те же последовательности пар оснований повторяются в них несколько раз. Разное число повторов и формирует тот самый полиморфизм. Разумеется, число вариантов длины одного маркера не равно числу людей на Земле. Если у маркера есть (условно) десять вариантов, то обладание маркером определенной длины означает лишь принадлежность к одной из десяти групп человечества, численностью в сотни миллионов человек каждая. Но если мы добавим сюда данные по второму полиморфному маркеру, группа, где встречается такое сочетание длин, заметно сузится. Речь пойдет уже о миллионах человек. При добавлении новых маркеров будет, как говорят в науке, экспоненциально нарастать дискриминационный потенциал, и наконец, число маркеров можно довести до такого количества, когда сочетание данных по их длинам станет уникальным для отдельной личности, а вероятность повтора этого «рисунка» практически сведется к нулю. Ключ к идентификации личности — всего-то дюжина полиморфных маркеров. Но тут мы вспомним, что ДНК — объект микромира, и ни линейкой, ни штангенциркулем ее участки померить невозможно. Здесь на помощь приходит биохимия и электричество.

Конструктивный бульон

Молекулы, даже такие сложные, как цепочки ДНК, настолько малы, что для молекулярно-генетического исследования требуется не одна копия интересующего нас участка генома (маркер), и не десять, и не сто, а миллионы и миллиарды. Требуется, таким образом, значительная концентрация копий маркеров, которая сделает возможным физическую индикацию параметров. Ядро, самый сложный момент всей технологии идентификации личности — полимеразная цепная реакция (ПЦР), которая как раз и позволяет накопировать маркеров столько, сколько нужно. Реакция происходит в растворе, где присутствуют исследуемые ДНК, своеобразные метки-праймеры (фактически конструктивно идентичные небольшим участкам одной нити ДНК), находящиеся в «свободном плавании» формирующие ДНК азотистые основания — аденин (A), гуанин (G), цитозин ©, тимин (T), катализаторы и, наконец, главный действующий персонаж — фермент Taq-полимераза. Реакция происходит при переменных температурных режимах. Сначала с помощью нагрева ДНК денатурируется, то есть ее «двойная спираль» распадается на две нити, а пары оснований размыкаются. Затем при охлаждении праймеры отмечают границы интересующего нас маркера. Они примыкают к нитям ДНК, на небольшом участке как бы восстанавливая двойную структуру молекулы. После этого полимераза «берет» из раствора азотистые основания и, работая по одну сторону маркера, достраивает вторую нить для каждой из нитей денатурированной ДНК. В итоге вместо одной ДНК в растворе появляются две молекулы с частично восстановленной двойной структурой (в частности, для маркера). Затем все повторяется: денатурация с разделением двух нитей, праймеры и работа полимеразы. В результате цепной реакции мы получаем огромное количество копий имеющего нормальную двойную структуру маркера.

«ПЦР — очень сложный и дорогостоящий процесс, — говорит гендиректор компании Gordiz Владимир Орехов. — Количество компаний в мире, которые выпускают реагенты для такой реакции, можно посчитать на пальцах одной руки, и одна из них — наша — находится в России. Главная сложность в том, что в пробирке одновременно должны копироваться все маркеры и при этом не мешать друг другу. Сколько нужно маркеров? Американский стандарт CODIS включает в себя 13, европейский ESS — 12. Хотя маркеры из двух систем пересекаются, есть и отличия. Чтобы удовлетворить нужды специалистов, работающих в рамках разных стандартов, мы выпускаем реагенты для ПЦР с участием 19 маркеров. Такого количества хватит для идентификации уникальной личности, даже если население Земли вырастет на несколько порядков. Есть у нас и свое ноу-хау. Дело в том, что обычно реагенты для ПЦР выпускаются в жидком виде, что предъявляет особые требования к условиям хранения и транспортировки (в частности, нужна заморозка). Мы производим реагенты методом высушивания сырых смесей, и никаких особых условий для транспортировки им не нужно. Все это удешевляет процесс и упрощает задачу доставки реагентов, например, в отдаленные районы. Отмечу, что все сырье для реагентов отечественного производства».

Генетический анализатор — это аппарат, представляющий более продвинутую технологию сортировки выделенных из ДНК маркеров. Здесь маркеры двигаются в капиллярах из пористого полимера. На фото представлен прибор «НАНОФОР-05», выпущенный российской компанией «Синтол».

Гонки в поле

Продукт ПЦР — раствор с высокой концентрацией маркеров — это уже готовая база для проведения замеров. Методики могут несколько отличаться, но в основе их лежит процесс, знакомый многим, кто посещал кабинеты физиотерапии в поликлиниках. Это электрофорез — движение заряженных молекул в электрическом поле.

«До сих пор в России пользуются методом разделения продукта ПЦР на полиакриламидном геле, — рассказывает Сергей Леонов. — На смену этому методу, который берет начало с 1980-х, пришли генетические анализаторы. В них движение молекул происходит внутри капилляров из пористого полимера. Но суть одна: маркер, являясь катионом, при приложении электрического поля начинает двигаться, однако из-за сопротивления среды более длинная молекула тормозит, а короткая передвигается быстрее».

Таким образом, молекулы сепарируются по длине. Правда, некоторые маркеры могут иметь одинаковую длину (одинаковое число пар оснований), различаясь при этом по структуре размещения оснований. Чтобы избежать путаницы, потенциально схожие по размерам маркеры еще в процессе ПЦР получают флюоресцентную метку (одного из четырех или пяти цветов). В генетическом анализаторе маркеры подсвечиваются лазером, луч которого возбуждает свечение определенного цвета. После этого маркер может считаться окончательно идентифицированным. Итоговый документ анализатора — таблица, в которой цветом отмечено наличие в геноме тех или иных вариантов (аллелей) всех исследуемых маркеров. И это все?

Без свидетелей

«Нет, не все, — говорит Владимир Орехов. — Если совпадают образцы следа и живой ткани, возникает вопрос статистики — насколько вероятно совпадение. Теоретически вероятность существует, и по итогам молекулярно-генетических исследований вероятность 100% не выдается. Другое дело, что вероятность точной идентификации составляет 99% плюс много цифр после запятой. Но чтобы заключение имело все признаки научности, эту вероятность надо посчитать математически с учетом, например, популяционных частот для каждого признака (распространенный признак — больше вероятность совпадения, редкий — меньше). В связи с этим существует миф о том, что какие-то виды криминалистических экспертиз дают однозначный ответ «да» или «нет», а генетическая экспертиза дает лишь количественную оценку вероятности. Но на самом деле самый точный ответ дает именно генетика, а, например, почерковедение или дактилоскопия могут ошибаться, и такие случаи известны. Конечно, в генетическую экспертизу может вмешаться человеческий фактор (лаборант перепутал образец и т. п. ), но если исследование проведено правильно, оно дает строго научный и точный результат».

С течением времени молекулярно-генетическая экспертиза становится все более распространенным и все менее дорогим методом криминалистики. При этом эффективность ее крайне высока. С 1990-х годов в США, Германии, Великобритании действуют законы о геномной регистрации. Согласно этим нормативным актам исследуется и заносится в базу данных биологический материал, оставленный на месте преступления не установленными лицами. В эту же базу заносится генный «паспорт» людей, отбывающих наказание за особо тяжкие преступления. Такая база оказалась весьма эффективным средством раскрытия преступлений, в которых нет ни подозреваемых, ни свидетелей, так как в большом количестве случаев неопознанный генетический материал рано или поздно находил посредством базы своего хозяина или показывал связь с другими совершенными преступлениями. Такой закон принят в 2009 году и в России, однако финансирование его началось лишь недавно, и говорить о серьезном эффекте для нашей страны пока преждевременно.