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Forensische Genetik – Spurenkunde

Von / 24. März 2011 / 21 Kommentare / Seite 2 von 2 / Auf einer Seite lesen
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Neuere und wesentliche coolere Verfahren benutzen die in den verschiedenen Körperflüssigkeiten differentielle Genexpression. Um das en detail erklären zu können, müßte ich als Vorbereitung erstmal einen Basic-Genetics-Artikel über Genexpression und ihre Regulation schreiben (kommt noch), hier erstmal nur soviel: die molekularen Korrelate der Genexpression sind die sogenannten messenger-RNAs (mRNAs), Moleküle aus Ribonukleinsäure, die Abschriften (“Transkripte”) von Teilen der DNA enthalten. Diese Transkripte sind Grundlage, sagen wir “Rezepte” für die Herstellung von gerade in der Zelle benötigten Genprodukten. Weil sich die verschiedenen Zellarten (z.B. Blutzellen im Blut und Schleimhautzellen im Speichel) aber voneinander unterscheiden und daher ganz unterschiedliche Genprodukte für ihre „Arbeit” brauchen, befinden sich in ihnen auch zu jedem Zeitpunkt unterschiedliche mRNAs. Genau das macht man sich zunutze, um z.B. Speichel von Blut oder anderen Spurenarten zu unterscheiden, indem man diese für die entsprechende Spurenart spezifischen mRNAs nachweist. Diese Methode funktioniert ausgezeichnet und klappt sogar bei komplexen Mischungen.

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Das Bild, ohne jetzt auf meßtechnische Details einzugehen, zeigt (a) die Analyse einer hochkomplexen Mischspur, die aus vier Spurenarten besteht: Blut, Speichel, Samen und Vaginalsekret (Quelle: Forensic Science International 152 (2005) 1-12).
Im unteren Teil des Bildes (b) sind die für die jeweilige Spurenart spezifischen mRNAs (bzw. Genprodukte) aufgeführt. Diese sind für Blut: SPTB, PBGD, für Speichel: HTN3, STATH, für Sperma: PRM1, PRM2 und für Vaginalsekret: HBD-1, MUC4, jeweils dargestellt durch einen zinkenartigen „Ausschlag” oder „Peak”.
Man sieht, daß in der Mischspur alle Peaks der jeweiligen Spurenarten vertreten sind und kann daher auf die Zusammensetzung der Mischspur schließen. Würden in ihr z.B. die Peaks für SPTB und PBGD fehlen, müßte man davon ausgehen, daß in einer solchen Mischung kein Blut enthalten ist usf. Diese Methode ist dadurch viel leistungsfähiger und spezifischer als die einfachen Vortests, ist aber auch wesentlich aufwendiger und zeitintensiver.

Wenn dann schließlich die Vorarbeit abgeschlossen, die Spur dokumentiert, charakterisiert und interpretiert ist, folgt der nächste Schritt: die kontextgerechte DNA-Extraktion und -Quantifizierung. Darüber lesen Sie im nächsten Teil unserer beliebten Serie… 😉

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Kommentare (21)

  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: https://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 🙂

  19. #21 bibble
    70806, Kornwestheim
    03/06/2020

    Hallo Cornelius,
    Dein Beitrag ist sehr interessant, sehr gut erklärt, informativ und hat zudem noch einen humorvollen touch, ich finde ihn echt toll 🙂 Ich bin im Bereich Genetik noch ziemlich neu und hätte eine Frage zu den Methoden zur Spurenklassifizierung mit Hilfe der Genexpression: Sind SPTB, PBGd etc. Bezeichnungen für bestimmte Gene bzw. mRNAs oder für bestimmte Genprodukte/ Enzyme/Proteine?