¿Qué es una huella digital de ADN?

Fondo

  • Casi todos los celda en nuestro cuerpo contiene nuestro ADN.
  • En promedio, alrededor del 99,9 por ciento del ADN entre dos humanos es el mismo.
  • El porcentaje restante es lo que nos hace únicos (¡a menos que seas un gemelo idéntico!).
  • Aunque esto puede sonar como una pequeña cantidad, significa que hay alrededor de tres millones. pares de bases que son diferentes entre dos personas. Estas diferencias se pueden comparar y usar para ayudar a distinguirlo de otra persona.
  • Los minisatélites son secuencias cortas (10-60 pares de bases de largo) de ADN repetitivo que muestran una mayor variación de una persona a otra que otras partes del genoma. Esta variación se exhibe en el número de unidades repetidas o «tartamudeo» en la secuencia de minisatélites.
  • El primer minisatélite fue descubierto en 1980.

Huellas dactilares de ADN

  • Las huellas dactilares de ADN fueron inventadas en 1984 por el profesor Sir Alec Jeffreys después de darse cuenta de que se podían detectar variaciones en el ADN humano, en forma de estos minisatélites.
  • La huella digital de ADN es una técnica que detecta simultáneamente muchos minisatélites en el genoma para producir un patrón único para un individuo. Esta es una huella digital de ADN.
  • La probabilidad de tener dos personas con la misma huella digital de ADN que no sean gemelos idénticos es muy pequeña.
  • Al igual que su huella digital real, su huella digital de ADN es algo con lo que nace, es único para usted.

¿Cómo se produjo la primera huella digital de ADN?

  1. El primer paso de la toma de huellas dactilares de ADN fue extraer ADN de una muestra de material humano, generalmente sangre.
  2. Tijeras moleculares, llamadas restricción enzimas, se utilizaron para cortar el ADN. Esto resultó en miles de piezas de ADN con una variedad de longitudes diferentes.
  3. Estas piezas de ADN se separaron según el tamaño mediante un proceso llamado electroforesis:

    • El ADN se cargó en pozos en un extremo de un gel poroso, que actuó un poco como un tamiz.
    • Se aplicó una corriente eléctrica que tiró del ADN cargado negativamente a través del gel.
    • Las piezas más cortas de ADN se movieron a través del gel más fácil y, por lo tanto, más rápido. Es más difícil que las piezas más largas de ADN se muevan a través del gel, por lo que viajaron más lentamente.
    • Como resultado, en el momento en que se apagó la corriente eléctrica, las piezas de ADN se habían separado en orden de tamaño. Las moléculas de ADN más pequeñas estaban más lejos de donde se cargó la muestra original en el gel.
  4. Una vez que el ADN había sido clasificado, los trozos de ADN fueron transferidos o «borrados» del frágil gel a una pieza robusta de membrana de nylon y luego «descomprimidos» para producir hebras individuales de ADN.
  5. A continuación, la membrana de nylon se incubó con sondas radiactivas.
    • Las sondas son pequeños fragmentos de ADN minisatélite marcados con fósforo radiactivo.
    • Las sondas solo se adhieren a las piezas de ADN que son. complementario a: en este caso, se unen a los minisatélites en el genoma.
  6. Los minisatélites a los que se han unido las sondas se visualizaron exponiendo la membrana de nylon a una película de rayos X.
    • Cuando se expuso a la radiactividad, apareció un patrón de más de 30 bandas oscuras en la película donde estaba el ADN marcado. Este patrón era la huella digital de ADN.
    • Para comparar dos o más huellas dactilares de ADN diferentes, las diferentes muestras de ADN se ejecutaron lado a lado en el mismo gel de electroforesis.

Ilustración que muestra los pasos en la toma de huellas dactilares de ADN.
Crédito de la imagen: Genome Research Limited

Perfiles de ADN

  • El perfil de ADN moderno también se llama análisis STR y se basa en microsatélites en lugar de los minisatélites utilizados en la toma de huellas dactilares de ADN.
  • Los microsatélites, o repeticiones cortas en tándem (STR), son los parientes más cortos de los minisatélites generalmente de dos a cinco pares de bases de largo. Al igual que los minisatélites, se repiten muchas veces a lo largo del genoma humano, por ejemplo, ‘TATATATATATA’.

¿Cómo se produce un perfil de ADN hoy en día?

  1. El ADN se extrae de una muestra biológica. El análisis STR es increíblemente sensible, por lo que solo necesita una pequeña cantidad de ADN de alguien para producir un resultado preciso. Como resultado, el ADN se puede extraer de una gama más amplia de muestras biológicas, incluyendo sangre, saliva y cabello.
  2. A diferencia del método original de huellas dactilares de ADN, el perfil de ADN no utiliza enzimas de restricción para cortar el ADN. En su lugar, utiliza el reacción en cadena de la polimerasa (PCR) producir muchas copias de secuencias STR específicas.
    • La PCR es un procedimiento automatizado que genera muchas copias de una secuencia específica de ADN. Solo requiere pequeñas cantidades de ADN para empezar e incluso puede hacer copias de una muestra de ADN que está parcialmente degradada.
    • En PCR pequeños trozos de ADN llamados Imprimaciones unirse a secuencias complementarias del ADN de interés y marcar el punto de partida para la copia del ADN de interés.
    • En el análisis STR, los cebadores utilizados en la PCR están diseñados para unirse a cualquier extremo de la secuencia de interés STR.
    • Los cebadores para cada STR están etiquetados con una etiqueta fluorescente de color específico. Esto facilita la identificación y el registro de las secuencias STR después de la PCR.
  3. Una vez que se han producido suficientes copias de la secuencia por PCR, se utiliza la electroforesis para separar los fragmentos según el tamaño.
  4. Cada fragmento pasa por un láser que hace que los fragmentos con etiquetas fluorescentes brillen con un color específico. La salida se muestra como una serie de picos coloreados (como se muestra en la imagen a continuación) que resaltan el color y la longitud de cada secuencia STR.

Ilustración que muestra los pasos en el perfil de ADN.
Crédito de la imagen: Genome Research Limited

  • Cuantas más secuencias STR se prueben, más precisa será la prueba para identificar a alguien.
  • Otros STR utilizados con fines forenses se denominan Y-STR, que se derivan únicamente del macho Y cromosoma. Esto es útil para identificar a un perpetrador masculino a partir de muestras mixtas de ADN.
  • Solo una persona de cada 10 millones de millones (10,000,000,000,000) tendrá un perfil STR particular. Con la población humana mundial estimada en solo 7,100 millones (7,100,000,000), es extremadamente improbable que comparta el mismo perfil que otra persona, a menos que sea un gemelo idéntico.

Solución de delitos

  • Los perfiles de ADN son muy útiles en medicina forense porque solo una pequeña muestra de material humano que queda después de un crimen puede ser suficiente para identificar a alguien.
  • En el Reino Unido, un perfil de ADN completo consta de 11 secuencias STR más un determinante sexual para confirmar si el perfil es de un hombre o una mujer. Ahora todos los nuevos perfiles incluyen cinco secuencias STR adicionales para proporcionar consistencia a través de las fronteras en Europa.
  • En los Estados Unidos, la Oficina Federal de Investigaciones (FBI) recomienda que se prueben 13 secuencias STR. Muchos estados están aumentando el número de secuencias STR probadas para permitir investigaciones más eficientes a través de las fronteras estatales.
  • Una coincidencia entre un perfil de la escena del crimen y un perfil individual identifica a un posible sospechoso.
  • Una coincidencia hecha entre diferentes perfiles de la escena del crimen indica un delincuente reincidente en el trabajo.
  • La policía puede usar esta evidencia de ADN para apoyar otras pruebas para ayudar a procesar a alguien por un delito. Los perfiles completos de ADN dan coincidencias muy confiables y pueden proporcionar pruebas sólidas de que un sospechoso es culpable o inocente de un delito.

Ilustración que muestra una comparación de una huella digital de ADN de una escena del crimen y huellas dactilares de ADN de dos sospechosos. La huella digital de ADN del sospechoso 2 coincide con la tomada de la escena del crimen.
Crédito de la imagen: Genome Research Limited

¿Cómo se almacenan los perfiles de ADN?

  • El Reino Unido fue el primer país en establecer una base de datos nacional de perfiles de ADN en 1995.
  • La Base de Datos Nacional de ADN del Reino Unido contiene los perfiles de ADN de un número selecto de individuos del Reino Unido, la mayoría de los cuales están vinculados a delitos graves.
  • La Ley de Protección de la Libertad de 2013 aseguró que 1.766.000 perfiles de ADN tomados de adultos y niños inocentes fueran eliminados de la Base de Datos Nacional de ADN del Reino Unido.
  • La mayoría de los países tienen ahora una base de datos nacional de ADN.

Vinculación de parientes consanguíneos

  • Obtienes la mitad de tu ADN de tu madre y la otra mitad de tu padre. Por lo tanto, los STR se transmiten de padres a hijos.
  • El perfil de ADN se puede usar para ayudar a confirmar si dos personas están relacionadas entre sí y se usa comúnmente para proporcionar evidencia de que alguien es, o no, el padre biológico de un niño.
  • El perfil de ADN también se puede utilizar para identificar a las víctimas de delitos o desastres graves y ayudar a reunir a las familias separadas.
  • El perfil de ADN tiene una alta tasa de éxito y una tasa de falsos positivos muy baja.

Ilustración que compara los perfiles de ADN de dos padres y su hijo. Puede ver qué STR en el niño se han heredado de qué padre.
Crédito de la imagen: Genome Research Limited