Nachdem ich versucht habe, das Arbeitsgebiet der Forensischen Genetik abzustecken, möchte ich ein wenig mehr ins Detail gehen und beschreiben, wie wir bei der täglichen Fallarbeit vorgehen, welche Methoden wir nutzen und wie sie funktionieren.
Um auch aus schwierigen und sehr schwach ausgeprägten biologischen Spuren von einem Tatort noch ein aussagekräftiges DNA-Profil erzeugen zu können, ist es notwendig, sich zuerst mit der Spurenkunde zu befassen. Dazu zählt nicht nur die Beschreibung der Beschaffenheit der vielen verschiedenen möglichen Spuren, sondern auch die Identifikation ihrer Art und Zusammensetzung und die für ihre optimale Sicherung notwendigen Kenntnisse.


Wichtig ist, zu verstehen, daß in Deutschland nicht oder nur in den seltensten Fällen die forensischen Wissenschaftler selbst es sind, sondern Beamte von Spurensicherung/Erkennungsdienst, die eine Spur am Tatort sichern, die also die eigentliche „CSI (crime scene investigation)-Tärigkeit” ausüben. Diese umfasst eine genaue Dokumentation der Zustände am Tatort, das Aufspüren und Erkennen von Spuren (die nicht mit dem bloßen Auge sichtbar sein müssen), das fachgerechte und von der Art der Spur abhängige Sichern und Konservieren der Spur für die nachfolgende Analyse.
Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über typische Asservate (die Zahl der möglichen Asservate ist natürlich nahezu unbegrenzt – neulich war ein „Asservat” übrigens eine zu 75% vertilgte Pizza Tonno ;-)) und darüber, woher die DNA, die von ihnen gesichert werden kann, meistens stammt.

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Diese und andere Asservate stammen meist von einem Tatort, wo sie in akribischer Kleinarbeit gesammelt werden.

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Wie man auf dem Bild sieht, kann die Situation an (möglichen) Tatorten dabei sehr unübersichtlich und das Spurenbild sehr komplex sein. Bei der Sicherung der Spur muß der Ermittler zudem höchste Vorsicht und Sorgfalt obwalten lassen, um sie nicht durch den Prozess der Sicherung selbst zu zerstören, zu verfremden oder eine Kontamination (z.B. mit seiner eigenen DNA) einzubringen. Daher ist ein Vollkörperanzug, einschl. Überschuhen, Mundschutz, Haube, Schutzbrille und Handschuhen absolute Pflicht bei der Spurensicherung.
Aber was sind denn nun Spuren? Natürlich gibt es zahllose Arten von Spuren, die von den verschiedenen forensisch-wissenschaftlichen Disziplinen analysiert werden, z.B. Fingerspuren (sog. „Fingerabdrücke”), chemische Spuren (man denke an Brandbeschleuniger, Sprengsätze etc.), Faserspuren, ballistische Spuren (also Rückstände von Schußwaffen) usf. Die Spuren, die den Forensischen Genetiker interessieren, sind die biologische Spuren, also zell- und damit DNA-haltige Hinterlassenschaften von Lebewesen. An Tatorten von Verbrechen sind dies natürlich besonders häufig Blutspuren. Aber auch Speichel- und besonders bei Sexualdelikten Spermaspuren werden oft gefunden. Dank der modernen Analysemethoden können heute auch einzelne Haare und Hautabriebspuren bearbeitet werden. Darüberhinaus kann natürlich auch jede andere Art biologischer Spur vorkommen, z.B. Zähne, Knochen, Organe oder Gewebe.

Menge und Verteilung der biologischen Spuren kann dabei extrem stark variieren. Von der riesigen Blutlache, in der ein mit 20 Stichen getötetes Mordopfer liegt, bis zur minimalen Hautabriebspur an einem in der Lampenschale versteckten Drogenbeutel aus Plastik ist jede Variation möglich.
Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über die Methoden der Sicherung verschiedener Spurenarten, die angewendet werden, um die Spuren sicher zu konservieren und transportfähig zu machen.

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* eine Art großes, steriles Wattestäbchen
§ speziell imprägniertes Papier zur Sicherung von biologischen Spuren (LM Smith and LA Burgoyne. Collecting, archiving and processing DNA from wildlife samples using FTA® databasing paper; BMC Ecol. 2004; 4: 4.)
$ gebrauchsfertige Zusammenstellung aller für eine Spurensicherung nach einem Sexualdelikt notwendigen Formulare, Bestecke und Behältnisse (Beispiel )

Auf solche Weise gesicherte Spuren kommen dann bei uns im Labor an. Manchmal sind es (s. Tabelle) vollständige Gegenstände.

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Das Bild zeigt z.B. eine blutbeschmierte Tatwaffe, in deren Behältnis zudem ein Haar und verschiedene Schmutzpartikel gefunden wurden. Alle folgenden Schritte werden in einem besonders sauberen, streng zugangsbeschränkten und entsprechend ausgestatteten Spurenlabor durchgeführt. Asservate, die bei uns ankommen, werden zuallererst genau so, wie wir sie bekommen haben, und immer zu zweit dokumentiert: d.h. in verschiedenen Ansichten und Auflösungen photographiert, verbal beschrieben, katalogisiert und in unsere EDV eingegeben, um sie nachher einem Spurengutachten zuordnen zu können. Bevor wir mit der Extraktion der DNA beginnen können, ist es äußerst wichtig, die Spur zu „verstehen”. Wir müssen wissen, womit wir es zu tun haben. Manchmal ist das sehr leicht, wie auf dem Bild mit dem Messer: Auf der Klinge befindet sich eine große Menge einer getrockneten, rotbraunen Flüssigkeit, sehr wahrscheinlich Blut. Wir gehen in solchen Fällen und wenn nichts anderes dagegen spricht, provisorisch davon aus, daß es Blut ist und behandeln die Spur als sei sie Blut, setzen also für Blut optimierte Verfahren ein. Dabei ist immer äußerste Vorsicht geboten, da biologische Spuren und besonders Blut natürlich auch infektiös sein können. Stellt sich einmal heraus, daß eine solche Spur kein Blut ist, so ist noch genug davon übrig, um eine neue Analyse zu starten. Manchmal ist es aber unmöglich, aus der äußeren Beschaffenheit der Spur auf ihre Zusammensetzung und Herkunft zu schließen. Ein heikles Beispiel wäre ein Kinderschlafanzug mit einer kleinen, weißlichen, sekretverdächtigen Anhaftung, der von einem Kind stammt, welches bei einer Routineuntersuchung dem Kinderarzt durch verstörtes Verhalten aufgefallen ist. Ist der weißliche Fleck nur eingetrockneter Speichel des Kindes? Oder vielleicht nur Zahnpasta? Oder ist es eine Spermaspur, in welchem Falle natürlich die Vermutung des sexuellen Mißbrauchs im Raum stünde. Bei solchen uneindeutigen Spurenbildern und besonders, wenn nur eine sehr kleine Spur, die kein „Rumprobieren” gestattet, vorhanden ist, werden sogenannte „Vortests” durchgeführt, also Verfahren, die vor der Erzeugung eines DNA-Profils die Klassifizierung der Spur ermöglichen sollen. Vortests zeigen an, ob eine bestimmte Spur Blut, Speichel, Sperma und/oder andere Körperflüssigkeiten enthält und ermöglichen damit die Identifikation der Spurenart. Die Bandbreite der Vortests ist dabei sehr groß und es gibt viele verschiedene Verfahren für jede Spurenart, die sich in Einfachheit der Handhabung, Sensitivität (je höher, desto besser, aber desto höher auch die Wahrscheinlichkeit eines falsch positiven Tests) und Spezifität (je höher, desto besser, aber desto höher auch die Wahrscheinlichkeit eines falsch negativen Tests) stark unterscheiden. Dazu zählen auch die bereits am Tatort einsetzbaren Tests, die man verwendet, um z.B. abgewaschene Blut- oder Spermaspuren im UV-Licht sichtbar zu machen. Die Entwicklung immer besserer und spezifischerer Vortest-Verfahren ist ein aktives Feld der forensisch-biologischen Forschung (und auch eines meiner eigenen Projekte befasst sich damit – dazu später mehr) und die „alten” chemischen Tests werden in absehbarer Zeit wohl obsolet sein. Dennoch gehören sie zu den „Klassikern” und die folgende Tabelle gibt Beispiele für solche Tests:

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Kommentare (20)

  1. #1 tomW
    24/03/2011

    Kurze Frage: Mit welchem Verfahren werden denn die mRNA’s voneinander getrennt und detektiert? Säulenchromatographie?

  2. #2 tomW
    24/03/2011

    HPLC?
    🙂

  3. #3 PaulS
    25/03/2011

    wie wärs einfach damit, zu dem ganzen Mix nen Satz spezifischer Primer zu schmeißen und ne PCR durchzuführen? Evtl. sogar real-time PCR? Bei Amplifikation gibts nen Peak bzw. ne Bande, ansonsten nicht…

  4. #4 Cornelius Courts
    25/03/2011

    @tomW: es gibt zwar auch die Möglichkeit, es mit HPLC zu machen, ist aber nur wenig verbreitet. Der Standard in der Forens. Genetik ist die Kapillarelektrophorese mit Laserdetektion
    @PaulS: eine Standard-Endpoint-PCR ist hier nicht so geeignet, denn es können im Transkriptom einer bestimmten Körperflüssigkeit (KF) auch “leak”-Transkripte der für andere KFs spezifischen mRNAs vorkommen, die mitamplifiziert würden und da man bei der Standard-PCR nicht quantifizieren kann, könnte man an den Banden den Unterschied nachher nicht erkennen; eine “realtime”-PCR ginge natürlich, wäre aber sehr aufwendig, da man sie, es sei denn, man bastelt sich die Sondensets mit unterschiedl. Fluorophoren selber (was aber ebenfalls sehr aufwendig wäre), nicht multiplexen kann und so jeden Assay (im Replikat) einzeln fahren müßte, was bei einer Mischspur, wie der oben (einschl. Normalisierung), mind. 30 Reaktionsansätze notwendig machen würde.

  5. #5 pippen
    25/03/2011

    Moin Cornelius,
    deine Beiträge sind ja ein exzellenter Start hier bei ScienceBlogs. Zu diesen Tests auf Blut am Tatort. Du schriebst:
    “Dazu zählen auch die bereits am Tatort einsetzbaren Tests, die man verwendet, um z.B. abgewaschene Blut- oder Spermaspuren im UV-Licht sichtbar zu machen.”
    Meinst du den Test mit Luminol + H2O2, bei dem das Fe2+ im Hämoglobin die Reaktionsgeschwindigkeit erhöht? Dafür bräuchte man dann ja kein UV-Licht, weil es sich dabei ja um Chemolumineszenz handeln würde. Oder gibt es noch einen anderen Test, bei dem ein Fluoreszenzfarbstoff entsteht, der bei UV-Anregung fluoresziet?

  6. #6 Gina
    25/03/2011

    Eine unwissenschaftliche Frage: Sind denn die Spurensicherer am Tatort wirklich kompetent? Wie werden sie geschult, ausgebildet?

    Mir kam es in den Fällen, die ich an Tatorten (im Rettungsdienst) und bei Unfällen miterlebt habe, absolut nicht so vor. Die Polizisten haben sicher mehr Spuren vernichtet als gesichert und man musste sie auf Details hinweisen, die sie schlicht übersehen hätten. Die wissenschaftliche CSI mag noch so gut sein – wenn die Vorortermittler nichts taugen, hilft auch keine noch so fortschrittliche Technik…

  7. #7 KommentarAbo
    25/03/2011

  8. #8 Cornelius Courts
    25/03/2011

    @pippen: Danke 🙂 Und zu Deiner Frage:
    – “Meinst du den Test mit Luminol + H2O2, bei dem das Fe2+ im Hämoglobin die Reaktionsgeschwindigkeit erhöht?” Den meinte ich nicht, aber auch den gibt es und der wird durchaus verwendet 🙂
    – “Oder gibt es noch einen anderen Test, bei dem ein Fluoreszenzfarbstoff entsteht, der bei UV-Anregung fluoresziet?” Ja. Es gibt auch eigene sog. “forensische Lichtquellen”

    @Gina: “Sind denn die Spurensicherer am Tatort wirklich kompetent? Wie werden sie geschult, ausgebildet? ” – Puh… eine heikle Frage, auf die ich jetzt mal ganz unbestimmt antworte, daß ich nicht weiß, wie gut und standardisiert die Ausbildung für die Spurensicherer ist. Die Asservate, die wir bekommen, sind jedenfalls von stark wechselnder Qualität…
    Und hiermit:
    “Die wissenschaftliche CSI mag noch so gut sein – wenn die Vorortermittler nichts taugen, hilft auch keine noch so fortschrittliche Technik…”
    hast Du vollkommen recht!

  9. #9 s.s.t.
    25/03/2011

    @Gina

    Eine unwissenschaftliche Frage: Sind denn die Spurensicherer am Tatort wirklich kompetent? Wie werden sie geschult, ausgebildet?

    Sicherlich unterschiedlich (ist halt Ländersache). In einigen Bundesländern werden die Spuren ausschließlich von gründlich ausgebildeten Spurensicherern (Spusis) gesichert (das sind die, die man gelegentlich auf Fotos in weißen Ganzkörperanzügen sieht), wobei die Stadtstaaten gewisse, räumliche Vorteile haben. In einzelnen Fällen fliegt auch schon mal das BKA ein. Wichtig ist, dass jeder Pol. Bea. weiß, wann er Spezialisten hinzu ziehen muss.

    Im Artikel wurde ja darauf hingewiesen, dass ein (komplexer) Tatort ein Puzzel ist. Als Hilfsmittel werden da inzwischen 3D-Laserscanner eingesetzt; bei Unklarheiten (Spurenlage, Spurenbild etc.) lässt sich ggf. alles später noch einmal rekonstruieren.

  10. #10 maxfoxim
    25/03/2011

    Hey Cornelius, mal ne kurze Frage. Könnte es sein, dass du in der Nussallee in Bonn dein Labor hast? Oder zumindest in der Nähe? Weil hin und wieder sieht man durch die Fenster Chemie- und Biologielabor.
    Ich studiere Physik in Bonn, deswegen ist mir die Straße sehr vertraut 😉

  11. #11 Cornelius Courts
    26/03/2011

    @maxfoxim: nein, unser Institut ist am Stiftsplatz: http://www.rechtsmedizin.uni-bonn.de/

  12. #12 noch'n Flo
    27/03/2011

    @ CC:

    Faszinierend, wie sich die Forensik allein in den letzten 15 Jahren (1995/96 hatte ich die entsprechenden Vorlesungen und Kurse in meinem Medizinstudium) verändert hat – wobei man natürlich generell sagen muss, dass das im Studium Gelehrte durchschnittlich bereits 10-15 Jahre veraltert ist…).

    Ich habe zwar versucht, mich auf dem Laufenden zu halten (sowohl durch Fachpublikationen, als auch durch populärwissenschaftliche Sendungen wie “Autopsie” (die mE gar nicht mal so schlecht ist) oder “Criminal Detectives” (dito)), aber mal Informationen aus erster Hand zu erhalten, ist schon echt spannend.

  13. #13 Ulrike
    08/05/2012

    Lieber Cornelius Courts, dies hier ist bestimmt eine etwas ungewöhnliche Frage…Ich bin auf deinen tollen Fachartikel zur PCR gestoßen,… meine SchülerInnen (heißt ich bin Lehrerin) interssieren sich im Themenbereich Genetik sehr für die Rechtsmedizin. Da Du diesen Blog hast und in der Nähe von Köln wohnst, wollte ich Dich einmal folgendes fragen. Könnte man dich als Experten in die Schule einladen? Hättet ihr da von eurer Bonner Universiät und du in deinem Job Kapazitäten? Ist lediglich eine Idee, freu mich über eine Rückantwort. Beste Grüsse Ulrike

  14. #14 Cornelius Courts
    09/05/2012

    @Ulrike: “Könnte man dich als Experten in die Schule einladen?”
    Im Prinzip gern 🙂 Schreib mir doch bitte eine E-mail, dann können wir bestimmt eine Möglichkeit finden.

  15. #15 nio
    21/04/2013

    ich hab nun deinen blog zur fornsik “studiert” und eine frage bleibt da immer noch. was macht man mit dna-mischproben, also dna von mehreren personen in einer probe. wie kriegt ihrdie getrennt und die einzelprofile ermittelt? bei der dna-extraktion werden ja alle menschliche dna an die beads geheftet. im ergebnis müsste ich ja dann zu einer str-loci mehr als 2 allele finden können, dann fällt es ja auf das da was gemischt ist. aber wie trenn ich das, bzw ordne es den personen richtig zu?

    • #16 Cornelius Courts
      25/04/2013

      Huch, ein Kommentar nach all der Zeit 🙂

      was macht man mit dna-mischproben, also dna von mehreren personen in einer probe.

      Gute und berechtigte Frage. In der Tat stellen Mischspuren nach wie vor eine nicht triviale Aufgabe dar, denn, wie Du richtig annimmst, mischen sich in diesen Profilen die Merkmale der Beiträger. Mann kann zwar auf der Ebene der Extraktion mit dem Verfahren der differentiellen Lyse manche Mischungen entzerren (z.B. Spermien von Epithelzellen) aber meistens hat man doch gemische Profile. Manchmal ist die Verteilung der Merkmalsintensitäten durchweg so unterschiedlich, daß man eine Haupt- und Nebenkomponenten erkennen kann. In solchen Fällen kann man die Hauptkomponente eindeutig einer Person zuordnen. Ist das nicht der Fall, geht man so vor, daß man prüft, ob z.B. eine bestimmte Person, wie ein Tatverdächtiger, zunächst einmal mit allen Merkmalen in der Mischung enthalten ist. Ist das der Fall, kann er ersteinmal nicht als Mitverursacher ausgeschlossen werden. Im nächsten Schritt muß man ermitteln, wie wahrscheinlich es ist, daß die Mischspur, so, wie sie ist, zustande kommen kann, ohne daß der Tatverdächtige dazu beigetragen hat. Dann vergleicht man die Wahrscheinlichkeiten, daß der TV Mitverursacher ist und daß er es nicht ist und trifft daraus eine Beurteilung. Z.B. so: “Das Zustandekommen der vorliegenden Mischspur ist unter der Hypothese, daß der TV Mitverursacher ist, 500.000 mal wahrscheinlicher, als unter der Hypothese, daß der TV nicht Mitverursacher ist”.
      Die Juristen können sich dann überlegen, wie sie das werten wollen.

  16. #17 Lukkis
    Dortmund
    20/07/2013

    Hallo Cornelius, ich finde Deinen Beitrag echt super! Ich hätte da eine Verständnisfrage im Hinblick auf DNA-Anhaftungen an einem Messer. Ich kenne da einen Fall, bei welchem ein Mann einen anderen Mann mit einem Messer in den Arm gestochen haben soll und das mit dem gesamten Messer (Länge ca. 8cm). Daraufhin wurde ein gerichtliches DNA Gutachten eingeholt. Aus dem Gutachten ergibt sich jedoch, dass auf der Klinge des Messers keinerlei DNA-Spuren des Opfers sind. Ist das überhaupt möglich? Oder liegt nicht vielmehr der Verdacht nahe, dass es das Messer nicht gewesen sein kann? Wie schätzt Du das ein? lg Lukkis

    • #18 Cornelius Courts
      22/07/2013

      Hi und danke für die Rückmeldung.
      Zu Deinem Fall: es kommt immer ganz darauf an, was zwischen Tat und Analyse im Labor mit dem Asservat geschehen ist. Wenn das Messer, z.B. vom Täter, gründlichst gereinigt wurde, kann es durchaus sein,
      daß man keine Opfer-DNA mehr darauf gefunden hat. Andernfalls wäre es, da stimme ich zu, extrem unwahrscheinlich, daß an einem blutbeschmierten Messer der DNA-Nachweis mißlingt.

  17. #19 Nico
    Bremen
    07/12/2015

    Vielen Dank, du hilfst mir echt in meinem fünften Prüfungsfach des Abiturs:)
    In Bremen haben wir 4 normale Fächer, und das fünfte, welches ein großes Projekt in der elften Klasse ist.
    Wir haben das Oberthema Genetik und haben uns auf die forensische Genetik spezialisiert. Einfach und gut erklärt. Perfekte Quelle.

    Grüße

  18. #20 Cornelius Courts
    08/12/2015

    Moin Nico
    und danke auch Dir für die Rückmeldung. Cool, daß Du hier etwas hilfreiches für Dich finden konntest 🙂