3. Giám định ADN từ dấu vết máu
3.2. Cơ sở khoa học của giám định gen
Trong bộ máy di truyền, nhiễm sắc thể đóng vai trò quan trọng nhất, nó là vật liệu di truyền của cơ thể sinh vật đƣợc truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác. Nhiễm sắc thể bao gồm ADN, protein histon và các thành phần khác tồn tại trong nhân tế bào. Trong phân tử ADN có chứa gen. Gen đƣợc coi là đơn vị cơ sở của vật liệu di truyền và đồng thời là đơn vị chức năng. Về mặt cấu trúc, gen là một đoạn ADN xác định một tính trạng của cơ thể. Chẳng hạn, các tính trạng đƣợc thể hiện ra ngoài mà ta có thể dễ dàng nhận biết đƣợc nhƣ là màu tóc, hình dáng (cao, thấp), khuôn mặt… đều do gen quy định. Thông tin di truyền của các gen đƣợc mã hóa trong ADN và quyết định tính biến dị của loài và cá thể. Gen có khả năng bị đột biến.[4]
Trong quá trình nghiên cứu về gen đã hình thành nên hai khái niệm là locus và alen. Hai khái niệm này liên quan trực tiếp đến giám định gen. Locus là vị trí của gen trên nhiễm sắc thể. Còn alen là các dạng biểu hiện khác nhau của cùng một gen trong một locus. Nguồn gốc sinh ra các alen mới là do đột biến gen gây ra. Do gen nằm ở các vị trí tƣơng ứng trên nhiễm sắc thể tƣơng đồng nên ở sinh vật lƣỡng bội tại từng locus nhất định, mỗi gen chỉ có tối đa hai alen (ví dụ: AA, Aa, aa). Hai gen A và a chỉ hai trạng thái khác nhau của
Sự khác biệt giữa các cá thể trong quần thể hay giữa các quần thể khác nhau đã tạo nên sự phong phú và đa dạng của thế giới sinh vật. Sự đa dạng này đƣợc xác định bởi tính đa hình trong cấu trúc gen của phân tử ADN. Vậy tính đa hình là sự biểu hiện của ba alen hay nhiều hơn ở một gen nào đó trong một quần thể có nhiều alen khác nhau. Tính đa hình đƣợc xác định có hai loại: Một là: khác nhau về số lần lặp lại của các cặp base. Sự khác nhau về số lần lặp lại của các cặp base dẫn đến sự khác nhau về chiều dài của đoạn các base lặp lại. Ví dụ:
Cá thể 1: GGAT GGAT GGAT GGAT GGAT GGAT = 6 lần lặp lại, tổng chiều dài là 6 đơn vị
Cá thể 2: GGAT GGAT GGAT GGAT GGAT GGAT GGAT GGAT = 8 lần lặp lại, tổng chiều dài là 8 đơn vị.
Hai là: Khác nhau về trình tự của các cặp base, ví dụ: Cá thể 1: AGTCGTACG
Cá thể 2: ATCGACATC
Đây là cơ sở khoa học và đồng thời có ý nghĩa rất quan trọng để xác định cá thể và huyết thống trong khoa học hình sự.
Xét về cấu trúc di truyền thì mỗi cá thể có đặc điểm cấu trúc di truyền riêng biệt không ai giống ai, trừ những ngƣời sinh ra từ cùng một trứng. Sự khác biệt này là ở phân từ ADN trong nhân tế bào. Đó là cơ sở để phân biệt sự khác nhau giữa các cá thể. Các gen đƣợc sử dụng trong giám định hình sự thƣờng là những gen có độ đa hình rất cao. Trong quần thể ngƣời, một gen có tới hàng chục đặc điểm (hay còn gọi là alen) khác nhau để phân biệt. Mặt khác các gen này ít bị đột biến, khá bền vững trƣớc những tác động của ngoại cảnh và có thể tiến hành phản ứng nhân bội gen (PCR) của các gen khác nhau trong cùng một điều kiện phản ứng, do đó làm tăng độ chính xác và hiệu quả.
Nếu phân tích tổ hợp nhiều gen thì độ chính xác gần nhƣ tuyệt đối. Theo tính toán của các nhà khoa học thuộc tập đoàn Perkin Elmer (Mỹ) khi phân tích tổ hợp 9 gen hệ Nineplex thì khoảng 70 tỷ ngƣời trên thế giới mới có ngƣời thứ 2 trùng kiểu gen. Trong thực thế giám định gen ở Viện Khoa học hình sự thì con số này còn lớn hơn nhiều, tới hàng trăm tỷ hoặc nghìn tỷ. Nhƣ vậy cũng có nghĩa là sự trùng lặp kiểu gen của hai ngƣời là rất khó xảy ra.
Tuy vậy, mỗi cá thể tuy là độc lập nhƣng lại có mối quan hệ huyết thống chặt chẽ với thế hệ bố mẹ. Thế hệ con cái bao giừ cũng thừa hƣởng các đặc tính di truyền từ thế hệ bố mẹ với xác suất ngang nhau nhờ quá trình sinh sản hữu tính. Đây là nguyên lý cơ bản để xác định mối quan hệ huyết thống trong giám định gen.[4][1]
Các phƣơng pháp giám định gen dựa vào kỹ thuật PCR ngày nay nhƣ phân tích phức hợp các locus STR (multiplex Short Tandem Repeat typing)
trở nên rất ƣu việt bởi lẽ chỉ cần những lƣợng cực nhỏ ADN cũng có thể khuếch đại chúng đến một mức nào đó mà chúng có thể đƣợc phát hiện ra. Với lƣợng chỉ nhỏ hơn 1 ng ADN cũng có thể đƣợc phân tích nhờ sự khếch đại PCR với một phức hợp các alen STR so với việc yêu cầu lƣợng 100 ng hay nhiều hơn khi sử dụng kỹ thuật RFLP trong những năm trƣớc đây. Tuy nhiên, khi sử dụng kỹ thuật với độ nhạy cao đòi hỏi lƣợng ADN nguồn vào thấp cũng đem lại nhiều rủi ro, trong việc tránh sự tạp nhiễm từ gây ra bởi các cán bộ điều tra vụ án, hay các cán bộ khám nghiệm hiện trƣờng, những ngƣời có nhiệm vụ thu thập, bảo quản các mẫu chứng cứ sinh học mà cụ thể là các dấu vết máu ở hiện trƣờng. Để việc khuếch đại PCR đƣợc diễn ra thành công, ADN khuôn cũng cần phải đƣợc nguyên vẹn ở một mức độ nhất định, đặc biệt ở vị trí gắn cặp mồi cũng nhƣ vị trí giữa các mồi sao cho việc tổng hợp kéo dài có thể đƣợc diễn ra. Trong trƣờng hợp không có đƣợc một mạch ADN nguyên vẹn xung quanh vùng lặp STR đóng vai trò nhƣ một mạch khuôn, thì
phản ứng PCR sẽ không thành công bởi vì việc kéo dài đoạn mồi sẽ bị tạm dừng ở vị trí đứt gãy trên mạch khuôn. Với một mẫu ADN bị phân hủy càng nhiều thì sẽ có càng nhiều sự đứt gãy xảy ra trong ADN khuôn và càng ít phân tử ADN có đƣợc chiều dài đầy đủ, cần thiết cho sự nhân bội đƣợc chính xác trong mỗi phản ứng PCR.
Chất lƣợng và số lƣợng của ADN đƣợc tách chiết từ các mẫu trên đƣợc xác định thông qua kết quả định lƣợng bằng phƣơng pháp real-time PCR và biểu đồ phân tích kiểu gen STR theo hệ IdentifilerTM sử dụng phƣơng pháp điện di mao quản. Thông tin thu nhận đƣợc sử dụng để đánh giá mức độ phù hợp của ADN ở trong mẫu giám định phục vụ cho việc phân tích STR (short tandem repeat) trong kỹ thuật điểm chỉ ADN (DNA typing).
Các kết quả thu đƣợc sẽ chỉ ra rằng liệu ADN có đủ chất lƣợng và trọng lƣợng phân tử sau khi đƣợc tách chiết từ các vết máu bám dính trên các mẫu vật chứng ở những điều kiện và thời gian khác nhau. Bƣớc tiếp theo là phân tích STR đối với một số mẫu đã đƣợc chọn lựa từ đó cho biết mức độ dao động của chất lƣợng và số lƣợng ADN để phù hợp cho loại phân tích này. Phân tích ADN để thu nhận thông tin từ các mẫu, dấu vết sinh học phục vụ cho việc điều tra tội phạm, xác định quan hệ huyết thống, nhận dạng nạn nhân thảm họa hay nhận dạng ngƣời mất tích.
