GENETICA FORENSE

GENÉTICA FORENSE

1. GENETICA FORENSE: De los grupos sanguíneos al ADN

La Genética forense es una especialidad de la Genética que incluye un conjunto de conocimientos de Genética necesarios para resolver ciertos problemas jurídicos. Los tipos de pericia más solicitados al laboratorio de Genética forense por los tribunales son casos de investigación biológica de la paternidad, pericias de criminalística biológica (estudio de vestigios biológicos de interés criminal como manchas de sangre, esperma, pelos, etc.) y, finalmente problemas de identificación.

La Genética forense comenzó con el descubrimiento en el año 1900 por Karl Landsteiner del grupo ABO1 y con la demostración de su herencia de este grupo en 1910. Poco después (1912) fue utilizado ya en casos de investigación biológica de la paternidad y pronto en el análisis de vestigios biológicos de interés criminal como manchas de sangre.

Nuevos antígenos eritrocitarios polimórficos, esto es con una proporción significativa de variantes alélicas en la población, y que se heredaban de forma mendeliana simple como el Rh, MNSs o Duffy fueron progresivamente incorporados al panel de marcadores genéticos de que disponíamos los genetistas forenses.

La aparición de polimorfismos proteicos y enzimáticos de eritrocitos y leucocitos analizados por técnicas electroforéticas supuso, principalmente a partir de 1960 se dispusiese de marcadores más informativos y más objetivos. La introducción de los antígenos del sistema mayor de histocompatibilidad, HLA, supuso una gran revolución en la prueba biológica de la paternidad a partir de 1970

1 Landsteiner K (1900). Zur kenntnis der antifermetativen, lytischen und agglutinierenden Wirkungen des Blutserums und der Lymphe. Zentralbe Bakteriol 27 : 357-362.

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sobre todo tras los trabajos realizados por el vienés Wolfgang Mayr2. Sin embargo tanto los HLA como los anteriores marcadores genéticos presentaban grandes limitaciones cuando se trataba de analizar muestras degradadas o en minúscula cantidad lo que sucede con mucha frecuencia en el trabajo forense. Particularmente la utilización de todos estos polimorfismos de expresión era muy limitada para el análisis de manchas o pelos y los problemas de identificación, y en la mayor parte de los casos criminales los genetistas forense poco o nada podían decir sobre la persona a la que pertenecía un vestigio. Esto era particularmente cierto para el análisis de esperma o manchas de esperma y pelos o cabellos donde era excepcional proporcionar algún dato acerca de la correspondencia de un vestigio a un presunto agresor con lo que la ayuda a la justicia era muy limitada.

También era imposible la realización de pruebas de paternidad en muestras degradadas (por ejemplo a partir de restos óseos) y muy difícil en casos complejos como las pruebas realizadas sin el presunto padre a partir de familiares indubitados del mismo.

Y esta era la situación cuando se descubrieron en la década de 1980 los polimorfismos del ADN.

2. POLIMORFISMOS DE ADN

1. Concepto de polimorfismo de ADN

El término polimorfismo fue definido por Ford en 19403 como la aparición conjunta en un lugar de dos o más formas discontinuas de la misma especie, de tal modo que la más rara de ellas no se puede mantener simplemente a través de la mutación periódica. Si existen modificaciones en un gen, a nivel de un locus específico en una población, este locus es polimórfico. Para que un locus sea polimórfico, se asume que el alelo más común para ese locus debe tener una frecuencia menor del 99%.

El genoma humano haploide contiene aproximadamente 3x109 pares de bases, aunque no todas son expresivas en términos de producción de proteínas. El genoma de los eucariotas superiores, contiene secuencias de ADN con una función determinada (genes que codifican la secuencia de aminoácidos de una proteína) denominadas ADN

2 Mayr WR (1970) Die genetik des HLA systems. Hum Genet 12 : 195-199 3 Ford EB (1940) Polymorphim and taxanomy. En : New systematics (ed. JS Huxley). Clarendon Press, Oxford

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expresivo o codificante y secuencias de ADN que no son transcritas a proteínas y que se conoce como ADN no codificante. Este último puede presentarse como ADN de copia única o en copias múltiples (ADN repetitivo- Sólo el 2% del genoma humano (incluso algo menos) corresponde a DNA codificante y el resto (la gran mayoría) es DNA no coficante.

El ADN codificante es, en general, poco variable o polimórfico entre las personas, con excepción de la región HLA. Sin embargo, el ADN no codificante, al no estar sujeto a presión selectiva intensa, admite unos niveles de variación muy grandes en comparación con las regiones de ADN codificante

Existen numerosos ejemplos de polimorfismos en el genoma humano. A nivel del ADN, los polimorfismos pueden ser de diversos tipos, desde la mutación de una sola base hasta el cambio en el número de unidades repetidas en tandem en ciertas regiones del ADN y se suelen clasificar en:

a) Polimorfismos de secuencia, producidos por el cambio de uno (mutación puntual) ó más nucleótidos en una secuencia de ADN. Estos son los polimorfismos son muy abundantes en el ADN codificante pero también en el no codificante y son conocidos como SNPs (“single nucleotide polymorphisms”, polimorfismos nucleotídicos simples).

b) Polimorfismos de longitud, producidos por inserciones o deleciones de uno o más nucleótidos. Este tipo de polimorfismo es el que se observa más frecuentemente en el ADN repetitivo nuclear.

El ADN repetitivo en tandem está formado por bloques de ADN que se repiten consecutivamente y se suele dividir en ADN satélite, ADN minisatélite y ADN microsatélite. El ADN minisatélite y microsatélite, que son los utilizados con fines forenses, consisten en repeticiones de fragmentos de ADN de número variable, por lo que genéricamente se denominan VNTR ("variable number of tandem repeats"). La repeticiones en el ADN microsatélite son de tamaño pequeño (de 2 a 6 pares de bases) por lo que se suelen denominar STRs ("short tandem repeats"). Las repeticiones en un locus minisatélite tienen un tamaño entre 15 y 50 pares de bases para un total de 300 bp hasta 20 Kb. El tamaño total de los STRs es de 50 bp a 500 bp.

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Poniendo un ejemplo, un STR puede tener una estructura como ACTT ACTT ACTT ACTT ACTT ACTT ACTT ACTT...hasta un número n de repeticiones. Los individuos nos diferenciamos por el número de repeticiones de esa secuencia. Un individuo 8-12 para ese STR significa que tiene 8 veces la unidad de repetición (ACTT) en un lugar específico de un cromosoma (locus génico) y 12 veces en el locus correspondiente del cromosoma homólogo.

El polimorfimo en los microsatélites y minisatélites se basa principalmente en el número de repeticiones. Los minisatélites y microsatélites además de ser extraordinariamente polimórficos, poseen una herencia mendeliana simple. Esto significa que el individuo 8-12, que antes pusimos de ejemplo, ha heredado uno de los alelos de su madre y otro de su padre biológico.

En el campo forense utilizamos básicamente STRs de 4bp y 5bp en la unidad de repetición. Los de menos repeticiones son muy propensos a artefactos (bandas tartamudas) lo que dificulta la interpretación de perfiles de ADN obtenidos a partir de mezclas de diferentes individuos.

Además de los STRs en cromosomas autosómicos son de gran importancia los STRs de cromosoma Y particularmente para el caso de agresiones sexuales.

También, como ya veremos no sólo el ADN nuclear es interesante, sino que desde el punto de vista forense es de gran importancia forense el análisis de ADN mitocondrial (regiones hipervariables HV1 y HV2 en el bucle D) pues es más eficaz en muestras degradadas y es el único polimorfismo que se puede analizar en cabellos sin bulbo, que son vestigios que aparecen con mucha frecuencia en la escena de delitos.

Los SNPs (polimorfimos puntuales de secuencia), tanto de cromosomas autosómicos, cromosoma Y y ADN mitocondrial, tienen, como veremos, una enorme importancia en la práctica forense

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2. Análisis de polimorfismos de ADN mediante PCR

El análisis de polimorfismos de ADN mediante la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) solucionó muchos problemas y actualmente la mayoría de los vestigios biológicos de interés criminal se analizan utilizando esta técnica. La PCR es una técnica de amplificación in vitro de pequeños segmentos de ADN con la que a partir de una cadena única se pueden hacer millones de copias, de modo que el producto amplificado puede ser fácilmente analizado, incluso sin recurrir al uso de sondas.

Básicamente la PCR consiste en una serie de ciclos que se realizan automáticamente en un termociclador (baño termostático que proporciona temperaturas muy exactas a gran velocidad). Cada ciclo consta de tres etapas: desnaturalización, acoplamiento (“annealing”) de los cebadores(“primers”) y extensión, esto es creación de una cadena complementaria de ADN con una polimerasa termoestable (Taq polimerasa). Los cebadores son oligonucleótidos de cadena corta (unos 20 bp) que se sintetizan en sintetizadores de oligonucleótidos. Una PCR típica para fines forenses tiene 28 ciclos y no se suelen utlizar más salvo circunstancias excepcionales y controles estrictos para monitorizar la contaminación.

Los polimorfismos de más interés analizables por PCR son los minisatélites y los microsatélites (STRs), especialmente estos últimos que son los más utilizados. Las grandes ventajas de los STRs son su estabilidad y la posibilidad de PCR multiplex con las que se pueden amplificar varios

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