Die Silica-Membran-Methode ist die für Spurenuntersuchungen am besten geeignete Methode, da sie saubere DNA liefert, einen schonenden Umgang mit dem Material erlaubt und bei hohem Arbeitsaufkommen auch von einem Roboter durchgeführt werden kann. Sie beruht darauf, daß DNA in Gegenwart von hoch konzentrierten chaotropen Salzen reversibel an Silica (= Siliziumdioxid, SiO2) bindet. Die Zellen aus der Spur werden zunächst chemisch und durch Zugabe von Proteinase K, einem proteinspaltenden Enzym, aufgebrochen. Das Gemisch wird dann mit chaotropen Salzen versetzt und auf eine unbewegliche Silica-Membran gegeben, an die die DNA-Moleküle dann fest binden. Jetzt kann man den Zellschrott und sonstige Moleküle (unter Beibehaltung der Salzkonzentration) wegwaschen, bis am Ende nur noch die DNA an der Membran „klebt”. Indem man zum Schluß mit einer Lösung spült, die keine chaotropen Salze mehr enthält, löst sich die Bindung der DNA an der Membran, sie wird freigesetzt und ist nun schön sauber für die nächsten Schritte verfügbar. Fast alle kommerziell erhältlichen Kits verwenden eine Modifikation der Silica-Methode, die zum Teil sehr stark abgewandelt wird.
Ein Beispiel dafür sind Magnetkügelchen („magnetic beads”), die bei den forensischen Kits sehr beliebt sind, weil sie sehr saubere DNA hervorbringen.

Dabei werden winzige magnetische Kügelchen (braun) mit Silica oder einer anderen stark DNA bindenden Substanz (teilweise haben die Hersteller da ihr eigenes Geheimrezept) beschichtet. Im Verlauf der Extraktion binden dann die Kügelchen die DNA-Moleküle (grün). Dann wird das Extraktionsgefäß in ein starkes Magnetfeld gesetzt und die Kügelchen werden rein mechanisch im Gefäß festgehalten, während man den Zellschrott und anderes Material (rot und blau) aus der Präparation entfernen und danach mit sehr stringenten Bedingungen die DNA waschen kann. Am Schluß löst man chemisch die DNA wieder von den Kügelchen ab und trennt diese, wieder mit einem Magneten, von der sauberen DNA.

Manche Spuren bedürfen zusätzlich noch einer speziellen Anpassung und/oder Vorbehandlung für die Extraktion. Z.B. ist es oft nötig, vor der DNA-Extraktion aus Blutspuren die Erythrozyten zu entfernen, weil der Blutfarbstoff Hämoglobin ein bekannter PCR-Hemmstoff ist.
Ein anderer Problemfall sind Mischspuren z.B. aus Sperma und Vaginalsekret, wie sie oft bei der Spurensicherung nach Sexualdelikten auftreten. Solche Mischungen bestehen häufig aus 10 mal mehr Vaginalsekret als Sperma und daher besteht die Gefahr, daß das weibliche DNA-Profil (also das des Opfers) das männliche (das des Täters) „unterdrückt”, obwohl man ja gerade das des Täters unbedingt benötigt. Bei solchen Spuren bedarf es daher einer sogenannten „Differentiellen Lyse”. Hierfür macht man sich die unterschiedliche Stabilität von weiblichen und männlichen Spurenbestandteilen zunutze. Die weiblichen Zellen sind meist (Vaginal)Epithelzellen, die eine dünne und leicht zu brechende Zellmembran aufweisen, wohingegen die männlichen Zellen Spermien sind, die eine recht derbe, stabile Hülle haben. Man wählt zu Beginn der Extraktion Lysebedingungen (mit SDS und Proteinase K), die nur die Epithelzellen aufbrechen, nicht aber die Spermien. Aus dem Gemisch entfernt man dann die Nicht-Spermien-DNA und setzt anschließend härtere Lysebedingungen ein (wie oben aber zusätzlich noch DTT) , die selbst die Spermien aufknacken können. Danach kann man aus dem Gemisch gezielt die Spermien-DNA isolieren, die nun, ohne Überlagerung von weiblicher DNA, analysiert werden kann.

Am Ende des Extraktionsprozesses sollte man also ausreichende, halbwegs intakte und saubere DNA haben, die man dann als Grundlage für die Erstellung eines DNA-Profils einsetzen kann. SOLLTE. Leider läuft aber bei der Extraktion, ganz besonders bei schwierigem Spurenmaterial, nicht immer alles glatt und es kann passieren, daß nicht genug DNA gewonnen wurde oder die extrahierte DNA noch immer mit Inhibitoren verunreinigt ist. Man sollte also, bevor es weitergeht, herausfinden, wieviel DNA man denn nun hat und ob sie ausreichend sauber und intakt ist. Und wie das geht, erfahren Sie im nächsten Teil unserer beliebten Serie 😉

flattr this!

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Kommentare (26)

  1. #1 Muddi & theBlowfish
    29/03/2011

    Grosses Lob,
    gut verständlich, gut gegliedert (Jaaaa, Absätze:-)) )
    spannend geschrieben.
    Man/frau/trisexuelleswesenausdempferdekopfnebel freut sich schon auf den nächsten Beitrag!

  2. #2 Skrazor
    29/03/2011

    Wieder mal ein ausgezeichneter Artikel! (mit dem du dieses Mal sogar die Absatz-Freunde zufriedengestellt hast ^^)

    Kann den nächsten Teil kaum erwarten 😀

  3. #3 CCS
    29/03/2011

    Sehr schöner Beitrag!

    Ein paar Fragen:
    Ist Chelex besser as EDTA?
    Was sind denn Beispiele für häufige Inhibitoren?
    Mir wurde mal erzählt, DNA sei ein hydrophobes Molekül, dass sich durch die Hydrathülle hydrophil verhält, kennst du da irgend eine erklärende Quelle zu?

    Mir gefällt der Blog bisher sehr!

  4. #4 DerHirntot
    29/03/2011

    Toller Beitrag zu einer tollen Serie.

    Ein paar Fragen: Benutzt ihr den verlinkten Papillo-Check-Extraktionskit? Der ist ja eher forensik-fremd.
    Welche Geräte benutzt ihr zur Extraktion?

  5. #5 DerHirntot
    29/03/2011

    @CCS: Aus Erfahrung bekannt sind mir als Inhibitoren beispielsweise einige (besonders lokale) Antibiotika, Heparin, das oben schon genannte Hämoglobin und massive Schleimbeimengungen im Probenmaterial.

  6. #6 Cornelius Courts
    30/03/2011

    @Fragen:
    – Ist Chelex besser as EDTA?
    Ja, denn es gestattet eine einfache Entfernung des Chelatbildners aus der Lösung (sonst würde nachher die PCR nicht mehr laufen)
    – Was sind denn Beispiele für häufige Inhibitoren?
    z.B. Gallensalze (in Stuhl), Kollagen (in Geweben), Immunglobulin G (in Blut), Harnstoff (in Urin), Melanin (Haare, Haut), Huminsäure (Erde, Pflanzenmaterial)
    – Mir wurde mal erzählt, DNA sei ein hydrophobes Molekül, dass sich durch die Hydrathülle hydrophil verhält, kennst du da irgend eine erklärende Quelle zu?
    Das ist ziemlich kompliziert und ich habe da auch keine gute Quelle zu. Für das Verhalten von DNA spielen jedenfalls nicht nur die H-Brücken eine Rolle, sondern auch die London-Kräfte und der hydrophobe Effekt (base stacking)…
    – Benutzt ihr den verlinkten Papillo-Check-Extraktionskit? Der ist ja eher forensik-fremd.
    Richtig, das Ding ist nur ein Beispiel für ein “Kit” (Weil es so schön typisch aussieht) und wir benutzen es auch nicht. Firmen, die speziell auch forensischen Bedarf bedienen, sind z.B. Applied Biosystems, Qiagen und Promega
    – Welche Geräte benutzt ihr zur Extraktion?
    Keine Roboter, wir extrahieren manuell. Daher nur die klassischen Kleingeräte: Tischzentrifugen, Heizrüttler, Vortices

  7. #7 PaulS
    30/03/2011

    Wie lange ist denn die DNA unter den durchschnittlichen Bedinungen eines Tatorts haltbar? Muss man so schnell wie möglich noch ne Schicht schieben oder kann man die Probe vielleicht in den meisten Fällen gemütlich einfrieren und weiterarbeiten, wenn zB Kapazitäten im Lab wieder frei sind?

  8. #8 engeltr
    30/03/2011

    Und wieviel kostet so ein Kit? *unschuldig schau*

  9. #9 Cornelius Courts
    31/03/2011

    @Fragen:
    – Wie lange ist denn die DNA unter den durchschnittlichen Bedinungen eines Tatorts haltbar?
    Ganz unterschiedlich. Es kommt natürlich auf die Bedingungen und den Tatort an. Ist der Tatort in einem Raum, ist er nicht der Witterung ausgesetzt, das ist natürlich günstiger, als ein Tatort in einem Wald. Grundsätzlich gilt: feucht ist schlecht, warm ist nicht so toll, viel “Verkehr” (Menschen, Tiere, Sensationen) ist schlecht. Dennoch ist DNA, wenn man sie gut trocknet oder z.B. aus einem getrockneten Blutfleck an der Wand, recht lange recht gut haltbar.
    – Muss man so schnell wie möglich noch ne Schicht schieben?
    Jedenfalls so gut wie nie wegen möglicherweise “ablaufender” Haltbarkeit. In den allermeisten Fällen muß ein DNA-Beweis auch nicht unverzüglich her (das geht, wie gesagt, auch gar nicht so schnell). Es kommt aber (selten) mal vor, daß es doch rasch gehen muß, weil z.B. ein Tatverdächtiger mit Verdunklungsgefahr nicht länger als eine bestimmte Zeit festgehalten werden kann.
    – Und wieviel kostet so ein Kit?
    Oh, völlig unterschiedlich. Ein “klassisches” DNA-Extraktions-Kit einer bekannten Firma kostet z.B. 150 € für 50 Anwendungen.

  10. #10 Mamasliebling
    31/03/2011

    “In den allermeisten Fällen muß ein DNA-Beweis auch nicht unverzüglich her (das geht, wie gesagt, auch gar nicht so schnell)”

    Wie lange dauert eine Untersuchung von Wattestäbchen auf den Tisch bekommen bis zur Fertigung des Gutachtens, wenn du nur die eine Probe zu bearbeiten hättest?

  11. #11 Cornelius Courts
    01/04/2011

    “Wie lange dauert eine Untersuchung von Wattestäbchen auf den Tisch bekommen bis zur Fertigung des Gutachtens, wenn du nur die eine Probe zu bearbeiten hättest?”

    Auch das kommt darauf an, ob der ganze Prozess in den normalen Tagesablauf eingegliedert (mit Essen, Schlafen etc.) oder ob gnadenlos durchgeschrubbt wird.
    Im ersten Fall dauert es, wenn man nichts anderes macht, 3 Arbeitstage (einschl. der vorgeschriebenen Wiederholung), im zweiten Fall ca. 1,5 Tage

  12. #12 Markus
    03/04/2011

    Ich finde , oh schreck und hoffe du rennst nicht davon CSI eine gute Serie. Nur durch deien Arbeit und deine asuführliche Beschreibung der nötigen Arbeit und auch mal zuzugeben das nur “1” Versuch möglich ist finde ich Super. Du hast mich zum kritischen Nachdenken und auf eine neue Perspektive gebracht.
    Nicht das ich wieder auf diese bescheuerte CSI absteuere aber Fragen hab ich natürlich schon noch.. Man zeigt ja schön das eine DNA nach einer Chlor putzerei völlig zerstört ist. was ist die realität dazu?
    Ich habe natürlich auch noch die Sache der Sperma und Vaginal sache mit Grossen Intresse durchgelesen. Was ist dan aber zu tun wenn es eine Vergewaltigung mit MassenOpfer zu tun hat?? Kann man da die Grenzen noch Ziehen??

  13. #13 Cornelius Courts
    04/04/2011

    @MArkus: ich versuche mal, Deine Fragen zu beantworten:
    1.) Ja, Chlorbleiche ist ziemlich schlecht für die DNA-Integrität. Da das Zeug billig und in großen Flaschen erhältlich ist…
    2.) Ich nehme an, mit Massenopfer meinst Du eine Frau, die von gleich mehreren Männern vergewaltigt worden ist? Die Aufklärung eines solchen Falles ist schwierig und häufig nicht eindeutig zu lösen; sie wird umso schwieriger, je mehr Männer es waren. Man würde in einem solchen Fall nicht nur mit den Standard-DNA-Profilen sondern auch mit den Y-Chromosomen, die Haplotypen sind, arbeiten. Zudem gibt es ein ganz neues Verfahren, das für genau solche Fälle taugen würde: haplotypenspezifische Extraktion.

  14. #14 Markus
    04/04/2011

    Hallo Cornelius.. Danke für deine Aanwort. Und obwohl ich andeutungen zu CSI gemacht habe. Wenn ich dich noch bischen wegen der Chlorbleiche Nerven darf. Ist es den so das die Menge Entscheidend ist oder braucht es nur kleinste Menge. Die annahme ist ja das die Bleiche den DNA strang zerstört und du dan nichts mehr anfangen kannst, oder?
    2. Habe dein Vorgeschlagenes Verfahren Gegoogelt, genau 3 PDF formate gefunden. Kanst du das eventuell mal Vereinfacht erklärten.

  15. #15 CCS
    05/04/2011

    Danke für die Antworten!

  16. #16 CCS
    23/08/2011

    Ich habe gelesen, dass Bananen verglichen mit Krokodilen grüner sind als in der Nacht!

    Ist das Spam, willst du wirklich etwas oder ist das ein ausgezeichneter Trollversuch?

  17. #17 Cornelius Courts
    24/08/2011

    Anmerkung: Kommentar von “André Zeiger” wurde als Spam gelöscht

  18. #18 Nicolas
    06/10/2011

    Danke vielmals für die sehr verständliche Erklärung der Extraktionsmethode mit magnetic beads.
    Ich werde diesen Herbst meine Gymnasium Abschlussarbeit zur DNA Analyse abschliessen (Letzten Frühling hatte ich in einem Labor Gelegenheit alles praktisch zu erfahren, dabei kamen auch die magnetic beads zum Zuge) und suchte bereits intensiv im Internet nach Erklärungen dazu. Jedoch war ich sehr verwundert, dass es doch verhältnissmässig zu anderen Themen nur sehr spärliche Berichte gab, und wenn dann war die Herkunft des Wissens völlig undurchsichtig.
    Ich hoffe ich darf in meiner Arbeit ausserdem ihre Grafik zu den magnetic beads verwenden..? (natürlich mit korrekter Quellenangabe)
    Gruss

  19. #19 Cornelius Courts
    06/10/2011

    @Nicolas: Danke für’s Feedback 🙂

    “Ich hoffe ich darf in meiner Arbeit ausserdem ihre Grafik zu den magnetic beads verwenden..? (natürlich mit korrekter Quellenangabe)”
    Klar.

  20. #20 Arianna
    08/11/2013

    Ich komme aus der Schweiz und schreibe gerade meine Maturaarbeit über kriminaltechnische Spuren.
    Sehr gut wie du hier alles beschrieben hast, hast mir sehr geholfen. 🙂
    Hab da mal eine frage und zwar, ob man denn diese Extraktionsmethoden, die do oben beschreibst, für alle Spurenarten verwenden kann. Also egal ob es Speichel, Blut, Sperma etc. ist?

  21. #21 Cornelius Courts
    09/11/2013

    @Arianna: danke für die Rückmeldung und gut zu wissen, daß der Artikel hilfreich war.
    Man kann grob gesagt alle Methoden für alle Spuren einsetzen, weil es ja letztlich nur darum geht, die Zellen zu knacken und die DNA freizusetzen. In der Praxis versucht man aber, seine Methode auf die Spur, mit der man es zu tun hat, anzupassen. Speziell bei Mischspuren z.B. nach Sexualdelikten kann es nötig sein, die “differentielle Lyse” einzusetzen. Bei Spuren aus Geweben muß man meist noch eine Homogenisierung oder Zerkleinerung vorschalten. Außerdem gibt es bei verschiedenen Spurenarten (Knochen, Zähne) auch ganz andere Methoden, s. z.B. hier: http://scienceblogs.de/bloodnacid/2011/06/08/der-knochen-aus-der-tiefe/

  22. #22 Hartmut Dols
    77933 Lahr
    29/02/2016

    Sehr geehrte Damen und Herren,
    wir haben folgendes Problem: Eine Kollegin spuckt uns
    vermutlich auf die Tüten, in denen wir Backwaren ausfahren, um uns zu diskriminieren. Unsere Frage:
    Kann man anhand des getrockneten Speichels auf der
    Papiertüte feststellen, ob es sich a) um menschlichen Speichel handelt und b) reicht dies aus, um ggfs. einen DNA-Test durchzuführen?
    Für eine Antwort wären wir Ihnen sehr dankbar.
    Mit freundlichen Grüßen
    Hartmut Dols

  23. #23 Nona
    -
    11/01/2017

    Kann man Anhand einer Urinprobe feststellen, wer der Mitarbeiter in die Mülleimer Büroräumen pinkelt?(Täter Urin ist aufgefangen_Mülleimer)
    Brauche Dringend Hilfe, bitte um kurze Rückinfo. Wo, und wie kann man das machen?
    VG
    Nona

  24. #24 Cornelius Courts
    11/01/2017

    @Nona: ja, das kann funktionieren, hängt ein wenig von Menge und Zustand des Urins ab aber es ist grundsätzlich technisch gut möglich.
    Das Problem ist, daß Sie nicht einfach so ein DNA-Profil erstellen lassen können, da damit in die informationelle Selbstbestimmung eines Menschen eingegriffen wird. Sie sollten daher den Urin sichern (so gut es geht, am besten so viel Flüssigkeit wie möglich in einem sauberen Behälter sammeln und einfrieren), Anzeige erstatten und darauf hinweisen, daß Sie bereits ein Asservat haben. Sollte eine Ermittlung erfolgen, kann das Asservat an ein LKA oder eine Rechtsmedizin mit forens. Genetik weitergeleitet und ein DNA-Profil erstellt werden.
    Das eigentliche Problem kommt aber jetzt erst: wie findet man die Person, von der das Profil stammt? Wenn es keinen konkreten Verdacht gibt, dürfte es kaum möglich sein, von allen Mitarbeitern eine Speichelprobe zu bekommen, um den Schuldigen zu finden.
    Vielleicht wären Überwachungskameras doch die einfachere Lösung…

  25. #25 Cornelius Courts
    11/01/2017

    @Hartmut Dols: Ihre Anfrage habe ich leider jetzt erst und nur durch Zufall bemerkt (der Beitrag, unter den Sie geschrieben haben, ist 5 Jahre alt). Es wäre besser, wenn Sie mir direkt eine E-Mail schreiben oder unter der FAQ-Seite Ihre Frage stellen würden, da ich so sicher darauf aufmerksam werde.
    Ich antworte dennoch: “Kann man anhand des getrockneten Speichels auf der
    Papiertüte feststellen, ob es sich a) um menschlichen Speichel handelt und b) reicht dies aus, um ggfs. einen DNA-Test durchzuführen?”

    a) allein anhand des Speichels kann man das nicht feststellen, man müßte eine geschlechtsspezifische PCR durchführen. Das ist auch möglich, ohne ein DNA-Profil zu erstellen.
    b) ob die Information ausreicht, um ein DNA-Profil erstellen zu lassen (s. meine Antwort in #24) hängt von den Ermittlungsbehörden ab: Sie müßten Anzeige erstatten, den Speichel asservieren und schauen, was passiert. Technisch ist es absolut kein Problem, aus asserviertem Speichel ein DNA-Profil zu generieren.
    Auch hier aber müßte man noch ein Profil des Spuckers haben, um einen Vergleich zu ermöglichen, falls Sie also einen konkreten Verdacht haben, sollten Sie das entsprechend angeben.

  26. #26 Peter Bernhardt
    25/06/2019

    25.6.2019
    Ich habe auf einem Teppichboden einen eingetrockneten Blutfleck!
    Wo kann ich eine DNA-Analyse machen lassen?
    Kann ich dann über Ahnenforschungsportale wie FamilyTree, MyHeritage, 23andMe oder Ancestry den Besitzer oder Verwandte desselben ausfindig machen?