تعیین هویت

همه‌ی سلول‌های هسته‌دار بدن دارای DNA هستند. هر فرد‌ نیمی از ماده‌ی ژنتیکی درون هسته‌ی سلول‌های خود را از مادر و نیمی دیگر را از پدر دریافت می‌کند. هر دو نفر به‌طور میانگین در 99.9 درصد DNA خود اشتراک دارند؛ بدین معنی که تنها 0.1 درصد از DNA شما خاص خود شماست. تنها استثنا دوقلوهای همسان هستند که در 100 درصد DNA با هم اشتراک دارند.

از تست تعیین هویت (معروف به انگشت‌نگاری ژنتیکی) جهت شناسایی افراد برای مقاصد قانونی استفاده می‌کنند. برخلاف سایر تست‌های ژنتیکی، آزمایش‌های تعیین هویت برای تشخیص جهش‌های مرتبط با بیماری به کار نرفته و برای شناسایی مجرمین یا قربانیان یک جنایت، تبرئه یا محکوم کردن متهم یا تعیین روابط زیستی بین افراد مانند تأیید یا رد ابوت استفاده می‌شود.

تاریخچه‌ی شکل‌گیری روش‌های تعیین هویت

مانند بسیاری از حوزه‌های دیگر، جرم‌شناسی ژنتیکی یا ژنتیک قضایی نیز به‌تدریج ظهور کرد و طی آزمون و خطاهای طولانی‌مدت ارتقا پیدا کرد. با کشف گروه‌های خونی ABO در سال 1900، نوع گروه خونی انسان برای تشخیص هویت و شناسایی افراد استفاده و جرم‌شناسی ژنتیکی وارد عصر علمی شد. در سال 1910، عبارت «هر تماسی، ردی از خود به‌جای می‌گذارد» مطرح و اساس علم جرم‌شناسی مدرن پایه‌گذاری شد. در سال 1926، تئوری ژن عنوان شد که مبنای شکل‌گیری جرم‌شناسی ژنتیکی قرار گرفت. در سال 1953، کشف ساختار مارپیچ دوتایی DNA شروع تحقیقات مرتبط با جرم‌شناسی ژنتیکی را در سطح مولکولی ممکن ساخت.

یکی از جنبه‌های اصلی جرم‌شناسی ژنتیکی استفاده از نشانه‌ (مارکر)های ژنتیکی است. مارکرهای ژنتیکی عموماً ویژگی‌هایی مانند چندشکلی (پلی‌مورفیسم‌)‌های شدید، بیان هم‌زمان و راحتی در مشاهده و ثبت را دارند. با پیشرفت‌ علم ژنتیک، استفاده از مارکرهای ژنتیکی نیز به‌تدریج بهبود یافت. تا به امروز، پیشرفت‌های صورت گرفته در رابطه با مارکرهای ژنتیکی از چهار مرحله‌ی اساسی عبور کرده که مشخصه‌ی آن‌ها استفاده از مارکرهای مورفولوژیکی، مارکرهای سیتولوژی، مارکرهای بیوشیمیایی و مارکرهای مولکولی است.

اوایل دهه‌ی 1990، تکرارهای کوتاه پشت سرهم (short tandem repeats (STRs)) برای اولین بار به‌عنوان مارکر مولکولی در تشخیص هویت (رابطه‌ی پدر‌ـ‌فرزندی) به‌کار رفت. امروزه کیت‌های تجاری STR حدود 15 تا 20 جایگاه STR را هم‌زمان تشخیص می‌دهد. با پیشرفت تکنیک‌های مارکرهای فلورسنت،‌ کیت‌های مارکرهای فلورسنتی شش رنگ STR در بازار معرفی شدند که 25 تا 30 جایگاه STR را شناسایی می‌کنند.

توسعه‌ی سریع توالی‌یابی موازی با برون‌ده بالا (MPS) بین محققین جرم‌شناسی ژنتیکی توجهات زیادی را جلب کرده است. بررسی STR با الکتروفورز مویین تنها تفاوت در طول را نشان می‌دهد ولی MPS تفاوت در توالی‌های داخلی و ساختارهای دو سر STR را آشکار کرده و باعث افزایش اطلاعات ژنتیکی موجود و فراهم شدن روشی جدید برای حل کردن موارد پیچیده می‌شود. متاژنومیک نیز به‌تدریج در حوزه‌های مرتبط با تشخیص هویت فرد، تشخیص سو‌ء مصرف مواد مخدر و غیره استفاده می‌شود.

از آن‌ جایی که جایگاه‌های پلی‌مورفیک STR از نظر تعداد محدود هستند و قادر نیستند اطلاعات کاربردی بیشتری فراهم کنند احتمال دارد که در آینده نوع جدیدی از مارکرهای ژنتیکی به‌نام پلی‌مورفیسم‌های تک ‌نوکلئوتیدی (SNPs) جایگزین STRها شوند. در مقایسه با جایگاه‌های STR، جایگاه‌های SNP نرخ جهش کم‌تری داشته و محصولات تکثیری هر کدام از جایگاه‌های SNP کوتاه‌تر بوده و برای آنالیز نمونه‌های قانونی به‌شدت تخریب‌شده مفید هستند. البته آنالیز‌ SNP‌ در حال حاضر نقش مهمی در شناسایی افراد بعد از رخ دادن حوادث و بلایای عظیم دارد. از طرفی SNPها با فنوتیپ‌های متعدد مانند رنگ پوست، مجعد بودن موی افراد، اصلیت و نژاد، تفاوت در متابولیسم الکل و مستعد بودن به بیماری‌های ارثی مرتبط هستند. از فواید ذکرشده‌ی SNPها امروزه استفاده شده و آنالیز SNP جایگاهی خاص در علوم قضایی دارد.

جدا از مارکرهای ژنتیکی در سطح DNA، مارکرهای ژنتیکی در سطح RNA نوع جدیدی از مارکرها و کانون تحقیقات در ژنتیک قضایی می‌باشند. پیشرفت‌های شگرف در پژوهش‌های مربوط به RNA طی 20 سال گذشته نقش کمکی RNA را به نقش اصلی تغییر داده و محوریت مطلق DNA را زیر سؤال می‌برد. در زمینه‌ی علوم قضایی پیشرفت‌های تدریجی در زمینه‌ی به‌کارگیری RNA برای شناسایی وابستگی نژادی، شناسایی مایعات بدن، تعیین زمان مرگ و بررسی جراحت‌ها صورت گرفته است.

مارکرهای ژنتیکی در سطح پروتئین نیز به‌خاطر فواید اقتصادی، راحتی در استفاده، سرعت و دقت وعده‌های خوبی در زمینه‌ی ژنتیک قانونی ارائه می‌دهند.

قلمروی ژنتیک قانونی دیگر تنها محدود به تعیین نسبت‌های خویشاوندی و تشخیص هویت‌های مرسوم نیست و به‌تدریج در حوزه‌هایی مانند پزشکی قانونی، پاتولوژی قانونی و روان‌پزشکی قانونی گسترش یافته است.

هدف از انجام آزمایش تعیین هویت:

1. تأیید روابط خویشاوندی:

• بررسی رابطه‌ی پدر‌ـ‌فرزندی

• بررسی رابطه‌ی مادر‌‌ـ‌‌فرزندی

• بررسی رابطه‌ی برادری از طرف پدر

• بررسی رابطه‌ی خواهری از طرف پدر

• بررسی رابطه‌ی برادری از طرف مادر

• بررسی رابطه‌‌ی خواهری از طرف مادر

• بررسی نژاد و جد مشترک

• بررسی همسان یا غیرهمسان بودن دوقلوها

2. کاربردهای قضایی‌ـ‌جنایی

• تأیید یا رد عوض شدن نوزاد در بیمارستان

• بررسی هویت جسد، نمونه‌های گم‌نام و غیره

• شفاف‌سازی درباره‌ی اختلاف‌های مربوط به سهم بردن از ارث

• تأیید یا رد فرزندخواندگی

• حق ملاقات و حضانت

• بهره‌مندی از مزایای اجتماعی

• در موارد جنایی چون تجاوز به عنف، دزدی، قتل و غیره

نوع نمونه‌ی مورد نیاز برای آزمایش تعیین هویت:

محتوای ژنتیکیِ تقریباً همه‌ی سلول‌های بدن ما یکسان می‌باشد. در نتیجه نوع نمونه‌ی DNA به‌کار رفته در تست، نتیجه را تغییر نمی‌دهد.

1. نمونه‌ی مورد نیاز برای انجام آزمایش تعیین هویت (تعیین ابوت) پیش از تولد:

• نمونه‌ی DNA جنینی آزاد در خون مادر (Cell free DNA)

تعیین ابوت غیرتهاجمی پیش از تولد (NIPP) تنها به نمونه‌ی خون مادر و پدر مورد نظر نیاز دارد و از هفته‌ی دهم بارداری به بعد قابل انجام است. اساس این تست استخراج و آنالیز DNA جنینی است که به طور طبیعی و به میزان کم در جریان خون مادر یافت می‌شود. دقت این تست 99.9 درصد است و هیچ‌گونه خطری برای مادر و جنین ندارد.

• نمونه‌ی پرزهای کوریونی جنین

پرزهای جفتی و جنین از یک تخمک لقاح‌یافته ایجاد شده‌ و در اکثر مواقع آرایش ژنتیکی یکسانی دارند. نمونه‌برداری از پرزهای کوریونی (CVS) را می‌توان از هفته‌ی 10 تا 13 بارداری انجام داد. رضایت پزشک برای انجام تست ابوت با این روش نمونه‌برداری لازم است.

• نمونه‌ی مایع آمنیوتیک دور جنین

آزمایش آمنیوسنتز در سه‌ماهه‌ی دوم (بین هفته‌های 14 تا 20 بارداری) قابل انجام است. این روش نمونه‌برداری تهاجمی است و خطر سقط جنین را کمی افزایش می‌دهد. رضایت پزشک برای انجام تست ابوت با این روش نمونه‌برداری لازم است.

2. نمونه‌ی مورد نیاز برای انجام آزمایش تعیین هویت بعد از تولد:

نمونه‌ را بلافاصله بعد از تولد با جمع‌آوری بند ناف نوزاد یا در آزمایشگاه بعد از مرخص شدن نوزاد از بیمارستان نیز می‌توان تهیه کرد.نمونه‌ی استاندارد برای افراد بزرگسال اغلب نمونه‌ی خون و سوآب دهانی می‌باشد. از بافت‌های بدن‌، تار مو به همراه ریشه، بزاق، ناخن، استخوان، دندان، اثر انگشت، ته سیگار، مسواک، سایر وسایل شخصی فرد و حتی موارد به جا مانده در صحنه‌ی جرم یا بقایای متعلق به فرد گم‌نام نیز می‌توان برای تهیه‌ی DNA استفاده کرد.

نمونه‌ی تهیه‌شده برای بررسی روابط خانوادگی یا تعیین هویت برای اهداف قضایی به آزمایشگاه فرستاده می‌شود.

روش‌های تعیین هویت

اساس روش‌های تعیین هویت بر مشخص کردن وضعیت ژنتیکی یک فرد و مقایسه‌ی آن با فرد یا نمونه‌ی دیگر استوار است. در بیشتر مواقع از DNA هسته‌ي سلول و در مواردی نیز از کروموزوم Y یا DNA حلقوی میتوکندری برای تست هویت استفاده می‌شود.

تعيين طرح‌واره‌ی DNA (DNA Profiling):

در این روش الگوهای DNA هر فرد برای ایجاد طرح‌واره‌ یا پروفایل DNA استفاده می‌شود. این طرح‌واره‌ها اغلب به شکل نمودار دارای قله‌های متعدد دیده می‌شوند. روش‌های تعیین طرح‌واره‌ي DNA بر اساس نوع و میزان DNA موجود و همچنین هدف تحقیقات تفاوت‌هایی دارند.

تعیین طرح‌واره‌ی STR:

رایج‌ترین روش تعیین پروفایل DNA استفاده از STR‌ها می‌باشد که از نواحی پرتکرار DNA به‌نام تکرارهای کوتاه پشت سرهم که در سرتاسر DNA انسان یافت ‌شده استفاده می‌کند.

آنالیز کروموزوم Y:

در این روش از اطلاعات ژنتیکی کروموزوم Y استفاده شده که تنها در مردان وجود دارد. این روش در پرونده‌های تجاوزهای جنسی که در آن DNA زن و مرد مخلوط شده بسیار کاربرد دارد زیرا تنها الگوی مربوط به DNA کروموزوم Y در آنالیز ظاهر می‌شود. کروموزوم Y از پدر به پسر به ارث می‌رسد؛ بدین معنی که تمام بستگان مذکر از سمت پدری خانواده، کروموزوم Y یکسانی را دارا بوده و از این روش برای تعیین جد مشترک بین افراد نیز استفاده می‌شود.

آنالیز DNA میتوکندری:

علاوه‌بر DNA هسته‌، اندامکی به‌نام میتوکندری نیز در سلول‌های انسان وجود دارد که انرژی مورد نیاز سلول را فراهم کرده و دارای DNA حلقوی است. DNA میتوکندری (mtDNA) از انواع دیگر DNA فراوان‌تر بوده و در پرونده‌هایی که محتوای زیستی آن‌ها محدود است (مثلاً سلول‌ها در اثر حرارت، نور یا آب آسیب دیده و رشته‌ی DNA از بین رفته باشد) مفید است. DNA میتوکندری از مادر به فرزند منتقل می‌شود بنابراین تمام بستگان از سمت مادر DNA میتوکندریایی یکسانی دارند. اگر افراد دارای مادر مشترک یا جد مادری مشترک باشند دارای علائم یکسانی بر روی میتوکندری خود خواهند بود.

آنالیز SNP:

در این روش تغییرات ریزی به‌نام چندشکلی‌های تک‌نوکلئوتیدی (SNP) که در توالی DNA مشاهده می‌شود شناسایی می‌شود. SNPها نسبت به STRها کوچک‌تر و فراوان‌تر بوده و در مواقعی که DNA به‌شدت تخریب شده کاربرد بیشتری دارد.

جست‌وجوی خانوادگی:

در این موارد، پایگاه‌های داده‌ی DNA برای پروفایل‌هایی که با پروفایل DNA صحنه‌ي جرم مطابقت دارد بررسی می‌شود. اگر پروفایلی در این پایگاه‌های داده با تعداد مارکرهایی بیش از حد انتظار مطابقت داشته باشد، احتمالاً به یکی از بستگان متهم تعلق دارد. در نتیجه این تکنیک در مواقعی که مطابقت کاملی یافت نشده سرنخ‌های مفیدی فراهم خواهد کرد.

آنالیز مقادیر کم DNA:

چندین تکنیک برای تولید پروفایل DNA از مقادیر بسیار کم نمونه‌ی موجود در صحنه‌ی جرم وجود دارد. تکنیک استاندارد تعیین پروفایل STR با کمی تغییر در این مواقع به کار می‌رود.

تست اجدادی:

در این موارد، منشأ جغرافیایی گسترده‌ي (مثلاً آفریقایی، آسیای شرقی، جنوب آسیا و غیره) افراد را بر اساس تفاوت‌های ژنتیکی در DNA آن‌ها می‌توان تخمین زد. این روش از مارکرهای DNA‌ با فراوانی کم یا زیاد در نواحی مختلف دنیا استفاده کرده و زمانی که هیچ تطابقی در پایگاه‌های داده‌ی ملی DNA یافت نشده کمک به محدود کردن جامعه‌ي آماری افراد مورد نظر می‌کند.

تعیین فنوتیپ DNA:

در این مورد، از DNA برای پیش‌بینی ظاهر یک فرد (مانند رنگ مو یا رنگ چشم) استفاده می‌شود. این روش نیز یک راه دیگر برای محدود کردن تعداد مظنونین بوده زمانی که هیچ تطابقی بین دو مورد در پایگاه‌های داده یافت نمی‌شود. این تکنیک از مارکرهای DNA موجود در ژن‌های تعیین‌کننده‌ی ظاهر انسان استفاده می‌کند. این تکنیک جدید بوده و تاکنون در موارد کمی استفاده شده است.

توالی‌یابی نسل جدید (NGS):

با ظهور فناوری‌های جدید توالی‌يابی DNA، تست‌های حساس هم‌زمان با هم قابل اجرا هستند؛ بدین معنی که تعیین پروفایل STR، تست اجدادی و تست‌‌های تعیین فنوتیپ با هم قابل انجام هستند. کاربرد توالی‌یابی نسل جدید در علوم قضایی هنوز در اوایل راه بوده ولی در آینده امکان تولید اطلاعات بیشتر را از نمونه‌های DNA فراهم می‌کند.