RNDr. Pavel Lízal, Ph.D. Přírodovědecká fakulta MU Ústav experimentální biologie Oddělení genetiky a molekulární biologie lizal@sci.muni.cz P ř ekvapiv ě nov é mo ž nosti identifikace č lov ě ka pomoc í DNA Předkládání důkazů aneb osnova přednášky • možnosti identifikace viditelných znaků – tzv. fenotypování Další nové možnosti V současnosti se prakticky testuje stanovení: • barvy očí • barvy vlasů • barvy kůže (stanovení původu) • morfologie obličeje • doposud byly standardně využívány metody, které se zaměřovaly na nekódující místa v DNA • pro kriminalisty by však byla velmi užitečná i analýza viditelných identifikačních znaků • v posledních 10 letech se rozvíjí nové metody tzv. „DNA fenotypování“ (DNA phenotyping) • na základě DNA stopy by bylo možné získat informace o možné podobě nejenom pachatele, ale také oběti nebo svědků, kteří se na místě činu nacházeli • využití tedy i tam, kde by srovnávání s DNA databází nemělo šanci na úspěch • jedná se o znaky s polygenní dědičností – znaky jsou ovlivněny velkým počtem genů • v populaci se hledají významné geny a jejich varianty se vztahem k projevu • vyhledávají se specifické odchylky v DNA tzv. SNP – lze si je představit jako alely, varianty jednotlivých genů • na základě sestavy SNP v různých genech pak lze provést statistickou předpověď daného fenotypu Identifikace pomocí DNA – DNA fenotypování • identifikace genů, SNP a vývoj předpovědního modelu probíhá od roku 2007 Předpověď barvy očí Rok Počet genů Počet SNP modrá hnědá ostatní 2008 2 (OCA2 + HERC2) 13 97 % 2009 8 37 91 % 93 % 73 % 2011 6 6 91 % 93 % 72 % • od roku 2011 – předpovědní systém IrisPlex – 6 SNP v 6 genech (HERC2, OCA2, SLC24A4, SLC45A2, TYR a IRF4) • předpověď vznikne vyplněním interaktivní excelovské tabulky - výpočet hodnot pravděpodobnosti pro zadané genotypy Rok Počet genů Počet SNP modrá hnědá ostatní 2014 6 (IrisPlex) 6 94 % 95 % 74 % v % je udána „spolehlivost“ předpovědí Předpověď barvy očí • interakce mezi 3 geny (HERC2, OCA2 a TYRP1) – spolehlivost předpovědi pro zelenou barvu očí je 69,7 % A co zelenoocí? Předpověď barvy očí Předpověď barvy očí Budoucnost: • snaha předpovídat další barvy očí kromě modré a hnědé • vytvoření systému jasně charakterizovaných barev • hledání genů ovlivňujících množství pigmentu – umožní vyjádřit i intenzitu zbarvení • první pokus o předpověď – 2001 – předpověď zrzavých vlasů – na základě variability v genu MC1R Předpověď barvy vlasů 2007 – první testovací systém pro předpověď pouze zrzavých vlasů vytvořen pomocí 5 variant genu MC1R Předpověď barvy vlasů Rok Počet genů Počet SNP zrzavá černá hnědá blond 2011 11 22 93 % 87 % 82 % 81 % 2013 HIrisPlex 24 80 % 87,5 % 78,5 % 69,5 % 2014 HIrisPlex 92 % 85 % 75 % 81 % 2013 – první testovací systém pro všechny barvy vlasů + barvy očí = HIrisPlex systém – 24 SNP (z toho je 6 SNP z IrisPlexu, 11 SNP v genu MC1R a 7 SNP v dalších genech) 2010 – 3 SNP ve 3 genech (SLC45A2, SLC24A5 a HERC2) - předpověď množství melaninu se 76,3% spolehlivostí = ostatní barvy vlasů Předpověď barvy vlasů Předpověď barvy vlasů Systém použitelný také u DNA získané ze starých a starobylých kostí a zubů (od 1 až do 800 let od smrti) • viz příští přednáška Předpověď barvy vlasů Problém: • může být změna barvy vlasů u blonďatých dětí, kterým v pubertě vlasy zhnědnou • molekulární mechanismus pro tuto změnu barvy vlasů v dospělosti však znám prozatím není • HIrisPlex správně předpověděl tmavou barvu vlasů jen u 1/3 takto testovaných dětí • ztmavnutí vlasů je v 61-99 % případů dědičné = zavedení je otázkou času • podobně jako zesvětlení nebo šedivění vlasů (v HIrisPlex systému proto zatím nejsou k dispozici) Budoucnost • podobně jako u barvy očí budou snahy v budoucnu ve směru předpovědi kvantifikace barvy vlasů • 2010 - první pokusy o předpověď (3 SNP ve 3 genech - SLC45A2, SLC24A5 a ASIP) • úspěšnost jen 45,7 % (vs. 76,4 pro barvu očí a 76,3 pro barvu vlasů) • 2014 - 6 SNP v 6 genech • úspěšnost - 98,3 % pro bílou barvu, 92,7 % pro černou a 83,7 % pro ostatní (intermediate) • navýšení na 10 SNP = spolehlivost vzrostla na hodnoty: • 99 % pro bílou • 96,6 % pro černou • 80,3 % pro intermediate Předpověď barvy kůže • v současnosti vysoce spolehlivý předpovědní systém > 98 % Předpověď barvy kůže Předpověď barvy kůže • 2018 HIrisPlex-S - 41 SNP (z toho 17 pro barvu kůže) Předpověď morfologie obličeje • svatým grálem forenzní genetiky • hledání genů a SNP od roku 2012 - 10 000 Evropanů, 5 kandidátních genů (PAX3, PRDM16, TP63, C5orf50 a COL17A1) asociovaných s odlišnostmi obličeje stanovených pomocí 3D magnetické rezonance • např. gen TP63 - kde jedinci heterozygotní v jedné variantě SNP oproti standardní variantě mají o 0,9 mm a homozygoti o 1,8 mm zmenšenou vzdálenost očí od sebe Komerční řešení 2 společnosti – Parabon NanoLabs (Reston, Virginia, USA) a Identitas (Toronto, Kanada; VB; USA) vyvinuly statistické modely na základě i analýz více než 12 000 dvojčat (projekt "TwinsUK„) Identitas – Identitas Forensic Chip SNP pro: • barvu očí • barvu vlasů • barvu kůže • výšku postavy • tvar ušního boltce • kudrnatost vlasů • pihovatost Parabon NanoLabs – program Snapshot Komerční řešení 2 společnosti – Parabon NanoLabs (Reston, Virginia, USA) a Identitas (Toronto, Kanada; VB; USA) vyvinuly statistické modely na základě i analýz více než 12 000 dvojčat (projekt "TwinsUK„) • uvažují o identifikaci nemocí u testovaného – zatím se řeší etické hledisko • již provedly experimentálně desítky rekonstrukcí podoby v různých kriminálních případech Identitas – Identitas Forensic ChipParabon NanoLabs – program Snapshot Komerční řešení 2 společnosti – Parabon NanoLabs (Reston, Virginia, USA) a Identitas (Toronto, Kanada; VB; USA) vyvinuly statistické modely na základě i analýz více než 12 00 dvojčat (projekt "TwinsUK„) Identitas – Identitas Forensic ChipParabon NanoLabs – program Snapshot První nasazení v praxi • poprvé použije tento přístup policie v USA ve městě Columbia v lednu 2015 • případ dvojnásobné vraždy z 9. ledna roku 2011, kdy byla neznámým pachatelem zavražděna 25-letá Candra Alston a její 3-letá dcera Malaysia Boykin • na místě činu vzorek neznámé DNA (neznámý profil DNA, profilováno také 150 podezřelých) • firma Parabon NanoLabs pomocí programu Snapshot (analyzuje několik desítek tisíc SNP) odvodila možnou podobu nositele této DNA • chybí sice údaje o stáří a váze jedince, ale i tak je to významná indicie První úspěšně vyřešený veřejně publikovaný případ: • 4.2.2012 zavražděni Troy and LaDonna Frenchovi (Severní Karolína, USA) • DNA získána z několika kapek krve ze zábradlí schodiště (pachatel se pořezal nožem, kterým vyhrožoval dceři zavražděných) • DNA profilování nenalezlo pachatele (nebyla shoda v databázi ani u podezřelých) • analýza příbuznosti - pachatelem mohl být někdo z rodiny Johna Alvareze – přítele dcery zavražděných • analýza chromozomu Y vyloučila jak otce, tak i bratra dívčina přítele • únor 2015 vyšetřovatelé zadávají analýzu u společnosti Parabon • 7.5.2015 na základě 850 000 míst v DNA zveřejněna podoba pachatele • velmi světlá pleť, hnědé oči, tmavé vlasy a smíšený původ - z poloviny evropský a z poloviny latinskoamerický • latinskoamerický původ pachatele přivádí vyšetřovatele zpět k Johnu Alvarezovi • odebrána DNA José Alvarezovi Sr. (otec) a José Alvarezovi Jr. – poskytli ji dobrovolně • vymodelována byla také podobizna tváře • vymodelovaná tvář je nápadně podobná tváři José Alvareze Jr. (bratr Johna Alvareze) • a současně se zjistilo, že José Alvarez Sr. není biologickým otcem José Alvareze Jr. • tradiční profilování prokázalo shodu DNA z místa činu s DNA José Alvareze Jr. • 8.7.2016 odsouzen ke dvěma po sobě jdoucím doživotním trestům bez možnosti podmínečného propuštění • 25.8.2015 zatčen, později se doznal k dvojnásobné vraždě • 4.1.2017 byl pak případ definitivně uzavřen První úspěšně vyřešený veřejně publikovaný případ: Další úspěchy metody • 2011 – v bytě nalezen ubodaný 31letý Michael Todd Hamilton • DNA pachatele získána z velkého množství krve na těle oběti • mezi více než 40 profilovanými osobami pomocí DNA pachatel nalezen nebyl • březen 2016 – stanovení podoby • podoba nasměrovala detektivy na jednoho z podezřelých - Jasona Martineze • před analýzou byl jako pachatel vyloučen - měl na 11.6.2011 alibi a DNA odmítl poskytnout • na základě soudního povolení získali Martinezovu DNA z láhve od limonády, kterou odhodil při sledování do odpadkového koše • DNA profilování potvrdilo shodu s DNA z místa činu • pomocí DNA byl usvědčen i druhý pachatel Kadian A. G. Roper (DNA získána z plivance na parkovišti) • metoda vhodná i pro identifikaci neznámých vzorků, části těl apod. nezvěstných, obětí nebo svědků Další úspěchy metody • 1988 – nalezeno bezhlavé tělo mladé ženy • případ znovu otevřen pro analýzu DNA společností Parabon Nanolabs • výzva veřejnosti, zda ženu někdo zná • stanovena pravděpodobná podoba a původ oběti Další úspěchy metody od roku 2015 - použito již ve více než stovce případů v USA (některé byly i zveřejněny) Výška postavy • 412 SNP, 76 % Tvar vlasů • 32 SNP, 66 % (pro Evropany) Plešatost • 6 SNP, 6 x vyšší riziko Pihovatost • 14 SNP, 65-79 % Další nové možnosti Výzkum prozatím probíhá: Věk • pomocí metylace DNA • s odchylkou ± 2,49 roku • zatím nepoužitelná metoda • potřeba velké množství DNA • tkáňově specifické • další vlivy na stupeň metylace Příjmení • viz 4. přednáška Další nové možnosti Výzkum prozatím probíhá: Komplikace předpovědi viditelných znaků uměle změněný vzhled • barva očí - kontaktní čočky • barva vlasů - barvení a odbarvování vlasů • barva kůže - samoopalovací krémy • struktura vlasů - kadeřnické úpravy vlasů • plastická chirurgie (transplantace vlasů, obličeje atd.) • pro chycení pachatele není ani tak důležitý jeho vzhled v době činu, jako hlavně spíše až po něm - v době, kdy má být chycen • vypomoci mohou fotografie nebo údaje v OP, ŘP, pasech, kriminalistických databázích apod. • postupu rekonstrukce možné podoby podle DNA využila i umělkyně Heather Dewey-Hagborg • sesbírala v ulicích biologický materiál (žvýkačka, nedopalek cigarety apod.) • po izolaci a analýze DNA využila forenzních technik a zrekonstruovala možnou podobu lidí, kteří tento materiál na veřejných místech nevědomky zanechali Zajímavost na závěr: Analýza DNA i ve službách umění? Zajímavost na závěr: Analýza DNA i ve službách umění? Zajímavost na závěr: Analýza DNA i ve službách umění? Zajímavost na závěr: Analýza DNA i ve službách umění? Zajímavost na závěr: Analýza DNA i ve službách umění? Zajímavost na závěr: Analýza DNA i ve službách umění? Zajímavost na závěr: Analýza DNA i ve službách umění? Děkuji za pozornost! Využití identifikace/předpovědi: • nekódující DNA (profilování) využívá se • chromozom Y (příbuzenské vazby) využívá se • barva očí začíná se využívat • barva vlasů začíná se využívat • barva kůže začíná se využívat • morfologie obličeje začíná se využívat • věk jedince možná budoucnost • výška postavy možná budoucnost • plešatost možná budoucnost • příjmení možná budoucnost