ELEMENTE DE INVESTIGARE ŞI IDENTIFICAREBIOCRIMINALISTICĂ PE BAZA PROFILULUI ADN

Conducător ştiinţific:

Lector univ.dr. Gabriela Matei

Masteranzi:

Sandu Elena Cristiana

Burcea Radu Constantin

Criminalistica, în calitatea sa de ştiinţă a investigaţiilor penale, s-a conturat la sfârşitul secolului XIX, graţie înţelepciunii magistratului şi pedagogului austriac Hans Gross şi a reprezentat una dintre primele ştiinţe moderne de graniţă, oferind justiţiei instrumentele desprinse din universalitatea cunoştinţelor, fundamentate pe descoperiri ştiinţifice, apte să contribuie mai eficient la descoperirea crimei şi a celui care o comite.

Criminalistica s-a consacrat ca una dintre principalele ştiinţe ale procesului judiciar, întrucât serveşte la determinarea materialităţii faptelor penale, la dovedirea infracţiunii şi la stabilirea vinovăţiei infractorului, identificat prin procedee criminalistice şi, prin esenţa sa ca şi prin spiritul pe care îl promovează, este închinată unui scop deosebit : aflarea adevărului, indiferent în favoarea cui este stabilit.

Descoperirea acidului dezoxiribonucleic (A.D.N.) a condus la intelegerea conceptului de ereditate si, ulterior la identificare, prin decodarea informatiilor genetice pe care molecula de A.D.N. le are in componenta. Aceasta are structura moleculara si este continuta de toate celulele vii ale organismelor.

Procesul de identificare a unei persoane incepe in momentul in care aceasta lasa in scena crimei o urma biologica care contine, in mod necesar, material genetic (A.D.N.). Urmeaza prelevarea probei de catre criminalist, urmata de analiza de laborator care are drept punct terminus traducerea materialului genetic intr-un cod, cu formula unica, irepetabila, specifica unui singur purtator al acelei informatii genetice.

Istoricul descoperirii ADN-ului

Structura ADN-ului a fost decodificată la începutul anilor 1950. Americanul James D. Watson și britanicul Francis Crick sunt considerați drept primii care au descifrat structura de dublă spirală a ADN-ului. Conform propriilor afirmații, saltul calitativ al descifrării „secretului vieții” s-ar fi produs în ziua de 23 februarie 1953.

Aflați în competiție contra cronometru cu alte echipe, mult mai celebre și mult mai bine dotate, așa cum a fost cea a chimistului american Linus Pauling, laureat al premiului Nobel pentru chimie în 1954, aparentul „cuplu ciudat” a învins tocmai datorită orizontului lor intelectual foarte larg în care operau, a solidei și universalei lor pregătiri interdisciplinare precum și a minților lor flexibile și deschise oricărei ipoteze confirmabile de către realitate[necesită citare], dar și datorită datelor de primă calitate furnizate comunității în premieră de Rosalind Franklin, asta deși, motivați probabil de sexism[1], Watson și Crick vor aminti în articolul lor din Nature de autorul celebrei "fotografii 51" în ultima poziție și doar înainte de "și alții".[2][3].

Este demn de remarcat faptul că impecabilele imagini luate unor molecule „iluminate” prin difracția razelor X de către Rosalind Franklin[4], specialistă în fotografii de difracție create cu raze X, l-a făcut pe Watson și Crick să întrevadă structura de dublă elice a ADN-ului. Colegul acesteia, Maurice Wilkins, a contribuit de asemenea decisiv la luarea unor fotografii edificatoare.

Din păcate Franklin a murit de cancer în 1958, în vârstă de numai 37 de ani, probabil din cauza prea intensei iradieri. Cum premiul Nobel nu se conferă post-mortem, în 1962 doar Watson, Crick și Wilkins au fost răsplătiți cu aceasta prestigioasă cunună de lauri științifică, mult dorită de către toți savanții din lume.

ADN-ul

ADN este prescurtarea de la acidul dezoxiribonucleic (în engleză: deoxyribonucleic acid, DNA). Acesta este format din molecule organice dintre cele mai complexe. Substanța se găsește în fiecare celulă a ființelor vii și este esențială pentru identitatea oricărui organism, de la Euglena viridis, mica ființă unicelulară aflată la granița dintre plante și animale, și până la Homo sapiens sapiens, omul contemporan.

Din punct de vedere chimic, ADN-ul este un acid nucleic. Este o polinucleotidă, adică un compus în structura căruia se repetă un set limitat de macromolecule numite nucleotide; în acest sens, el este definit ca fiind un „copolimer statistic”:

un „copolimer” este un polimer în compoziția căruia se repetă mai multe „motive” (monomeri); în cazul ADN-ului, monomerii sunt nucleotidele;

iar „statistic” înseamnă că monomerii se repetă de manieră aleatorie în lanțul polimer, fără ca ei să fie dispuși alternativ sau după oricare alt aranjament repetitiv (așa cum se întâmplă, de exemplu, în etilen-acetatul de vinil (EVA) sau în acronitril-butadien-stiren (ABS).

Nucleotida, ce reprezintă unitatea de bază a ADN-ului, este o macromoleculă organică (o N-glicozidă) compusă (prin policondensare) din:

un carbohidrat, adică o glucidă (mai exact o monozaharidă) de tipul „pentoză” (în formă furanozică)

bază azotată heterociclică („inel” sau „ciclu” aromatic în 5 atomi) de tipul pirimidinei, sau o variantă a acesteia condensată cu inelul imidazolic, numită purină

și un rest de acid fosforic (esterificat cu unul din hidroxilii pentozei), adică un „grup fosfat”.

Pentozele care intră în structura ADN-ului sunt D-2-dezoxiriboza (pentru acidul nucleic tip ADN) sau D-riboza (pentru acidul nucleic tip ARN).[B] Două dintre bazele heterociclice azotate ale ADN-ului sunt purinice (adenina și guanina), iar celelalte două sunt pirimidinice (citozina și timina). În ARN uracilul înlocuiește timina.

În cadrul elicei caracteristice, în formă de scară spiralată, resturile pirimidinice ale monomerului sunt orientate spre interior, formând cu resturile purinice ale celuilalt monomer „treapta” scării, în timp ce pentozele formează brațele acesteia, de la o dublă unitate la alta (adică de la un cuplu purinic-pirimidinic la următorul), legătura fiind realizată de grupările fosfat (prin atomii lor de oxigen). Legăturile dintre resturile de purine și pirimidine sunt de natură moleculară și nu chimică, ele fiind legături de hidrogen.

Model simplificat

O formă simplificată de reprezentare a ADN-ului:Carbonat

ADN-ul este „rețeta” necesară sintezei de proteine, molecule organice esențiale pentru organismele vii;

moleculă de ADN conține zone numite gene, zone fără funcție, precum și zone cu un rol încă necunoscut;

Acidul dezoxiribonucleic are o structură de dublu helix. „Scara” este alcătuită din două lanțuri organice elastice ce sunt conectate prin „treptele” realizate de legăturile de hidrogen.

„Treptele” sunt de fapt doar de patru feluri, unind perechi de baze azotate, ce pot fi patru tipuri diferite de molecule organice, adenină (notată A), citozină (C), guanină (G) și timină (T);

Cele patru baze (A, C, T și G) nu se pot combina decât într-un anumit mod, și anume: adenina doar cu timina (A + T sau T + A), și citozina doar cu guanina (G + C sau C + G); cu alte cuvinte, o bază de tip A, în orice parte a lanțului s-ar afla ea, nu se poate combina decât cu o bază de tip T, și invers; în mod similar, G nu se poate combina decât cu C, și invers;

Ordinea contează: A + T nu este același lucru cu T + A; vezi codul genetic care e preluat de la ARN.

Având în vedere că orice bază se poate combina într-un singur fel, pentru notație se poate alege prin convenție doar o catenă a dublei elici (secvența celeilalte catene rezultă din regulile de combinare);

Secvența de baze este forma canonică a informației, altfel spus, pentru a descrie în mod complet o secvență ADN nu este nevoie de nimic altceva;

Duplicarea moleculei de ADN este posibilă prin „desfacerea” secvenței „de-a lungul” ei (se dezintegrează „treptele”) prin acțiunea unor proteine; cele două catene rezultante sunt copiate de un complex proteic numit ADN-polimerază. Cum fiecare bază de pe catena inițială nu se poate combina decât cu perechea ei predeterminată, rezultatul final constă din două secvențe ADN identice, în afară de cazul în care apar unele erori ce determină mutațiile genetice;

Trei perechi de baze azotate formează în mod normal un „codon”. Acesta codifică un aminoacid. Mai mulți codoni la un loc codifică o proteină.

Mutațiile nu sunt altceva decât imperfecțiuni în procesul de sinteză al ADN-ului: o bază este în mod accidental ignorată („sărită”), introdusă sau copiată imperfect, sau lanțul este tăiat prea devreme sau i se adaugă baze la capete; aceste „operații” de bază generează toate mutațiile posibile.

Mutațiile genetice sunt practic o alterare a unei părți din informația din molecula ADN. Este suficient ca, de exemplu, să se șteargă doar o pereche de baze azotate dintr-o genă, pentru ca toată funcția genei să fie abolită. Dacă este ștearsă o pereche de baze azotate, codonul din care făcea parte aceasta va codifica alt aminoacid, care va codifica altă proteină, fapt ce, în cele din urmă (așa se întâmplă probabil cel mai adesea, însă nu în mod obligatoriu), poate să-i altereze acesteia din urmă funcția biologică. Mutațiile pot avea trei feluri de efecte: negative, pozitive sau neutre (nu influențează funcțiile nici în bine, nici în rău).

Aceste mutații sunt provocate fie de așa numiții factori mutageni (radiațiile cosmice, substanțe chimice ș.a.), fie de imperfecta fidelitate a sintezei enzimatice (ADN-polimeraza) a ADN-ului.

Mutațiile genetice pot fi și induse intenționat de către specialiști. ADN-ul se găsește practic în orice celulă (excepții: hematiile (eritrocitele) și

celulele (fibrele) cristalinului ocular sunt celule care nu devin funcționale decât după ce pierd (prin expulzare, ejecție) nucleul (și alte organite), moment în care însă încetează să mai răspundă la criteriile care definesc o celulă vie (pentru că nu se mai pot nici divide, nici întreține ("repara") structural vorbind):

de la organisme unicelulare cum ar fi bacteriile sau protozoarele, până la organismele pluricelulare (fungi, vegetale sau animale), precum și în structura internă a unor virusuri.

Structura ADN-ului este unică nu numai pentru o specie anume ci și pentru orice individ al oricărei specii animale sau vegetale.

La om ADN-ul conține circa 3,27 miliarde de perechi de baze (3,27 miliarde de „trepte” în helixul dublu).

Cantitatea de ADN conținută în celule (numită uneori și patrimoniu genetic) nu este corelată cu complexitatea organismului. Astfel, de exemplu, există

specii mai puțin „complexe” decât omul, dar cu un patrimoniu genetic mai bogat cantitativ decât cel al omului.

PCR: diagnostic mai rapid prin amplificare de ADN

Biologia moleculara a fost revolutionata de aparitia PCR, o metoda care creste logaritmic si controlat cantitatea de molecule de ADN.

Conceptul de amplificare ADN este simplu si impactul sau extraordinar, fapt ce a adus descoperitorului sau Kary Mullis Premiul Nobel in anul 1993.

Aparitia PCR a insemnat ca, cantitatile prea mici de ADN nu mai erau un impediment in cercetarile de biologie moleculara sau proceduri de diagnostic.

PCR este o metoda de diagnostic moderna, care se bazeaza pe amplificarea unor secvente de ADN.

Chimia din spatele metodei depinde de complementaritatea bazelor azotate din helixul dublu de ADN. Daca o molecula de ADN este incalzita suficient legaturile de hidrogen ce tin unite cele 2 lanturi se rup. Lasate sa se raceasca cele 2 catene rezultate pot reforma helixul dublu initial. Pentru ca metoda sa funtioneze este nevoie de minim o jumatate de helix de ADN, si apoi cu ajutorul unor primeri se va forma jumatatea complementara.

Principiul poate fi impartit in 3 pasi:

Denaturarea: incalzirea la 94°C separa ADN-ul tinta in cele 2 catene Hibridizarea primerilor: prin racire la aprox 50°C primerii se vor lega la

catenele complementare Elongatia: Solutia se incalzeste la 72°C si in pezenta polimerazei ADN

termostabila, a Mn2+ si deoxinucleotidtrifosfatilor incepe procesul de replicare.

Cu fiecare repetare a ciclului cantitatea de ADN obtinuta se dubleaza, dupa aproximativ 30 de cicluri se obtin peste 1 milion de copii ale fragmentului initial.

Metodele de detectare clasice ale agentilor patogeni precum metoda microscopica sau examenele serologice necesita de obicei mult timp, prezenta patogenului viu sau un titru ridicat de antigeni sau anticorpi specifici. PCR este o tehnologie complet noua care analizeaza materialul genetic al agentilor patogeni si vine sa inlocuiasca sau sa completeze aceste teste.PCR rezolva problema timpului cat si a cantitatii de patogeni necesari pentru testare.

Recoltarea şi păstrarea probelor biologice

Investigatorii şi personalul de laborator trebuie să colaboreze pentru a stabili cele mai edificatoare componente ale probelor şi pentru a decide priorităţile. Fiecare poliţist trebuie să fie atent la aspectele importante privind identificarea, recoltarea, transportarea şi depozitarea probelor de ADN. Aceste probleme sunt esenţiale atât pentru echipajul de poliţie constatator, cât şi pentru ofiţerul specialist şi cel criminalist.

Materialul biologic poate conţine agenţi patogeni periculoşi precum HIV sau virusul hepatitei B care pot cauza boli letale. Având în vedere natura sensibilă a ADN-ului, poliţiştii trebuie să contacteze personalul laborant sau tehnicienii, care se ocupă de ridicarea probelor atunci când există întrebări privind recoltarea lor.

1. Identificarea probelor ADN

Întrucât doar câteva celule sunt suficiente pentru a obţine informaţii asupra unui ADN viabil, lista de mai jos identifică nişte indicatori care v-ar putea ajuta să recoltaţi, să aflaţi posibile locaţii de ADN sau sursa biologică a celulei.

2. Transportul şi depozitarea urmelor biologice ce conţin ADN

Atunci când se transportă şi depozitează urme ce conţin ADN, este important să se păstreze probele uscate şi la temperatura camerei. Odată ce urina a fost asigurată în pungi de hârtie sau plicuri, trebuie apoi sigilată, etichetată şi transportată într-un mod care să asigure identificarea adecvată a locului unde a fost descoperită şi apoi să fie bine păstrată.

Niciodată nu se vor pune probe care pot conţine ADN în pungi de plastic, deoarece acestea vor reţine umezeală nocivă. Condiţiile de căldură şi lumină solară directă pot, de asemenea, să dăuneze ADN-ului, deci, se va evita păstrarea urmelor în locuri care se pot încălzi, cum ar fi camerele sau maşinile de poliţie fără aer condiţionat. Pentru depozitarea pe termen lung, se va contacta laboratorul local.

3. Proba ADN prin eliminarea mostrelor

Asemenea amprentelor, uzul ADN, necesită colectarea şi analizarea lor prin eliminare. Adesea, este necesar acest procedeu pentru a determina dacă urma provine de la un suspect sau de la altă persoană. Un poliţist trebuie să aibă acest aspect în vedere, înainte de data procesului. De exemplu, în cazul unui furt din locuinţa unde suspectul poate a băut un pahar de apă la locul faptei, poliţistul trebuie să identifice persoanele apropiate - membrii casei sau menajera – pentru eliminarea viitoarelor teste.

Aceste probe ajută la comparaţia cu saliva găsită pe pahar, pentru a determina dacă saliva reprezintă o probă viabilă. În cazurile de omor, asiguraţi-vă să se recolteze ADN-ul victimei de la autopsie, chiar dacă respectivul cadavru este în fază avansată de descompunere.

4. CODIS

CODIS (Combined DNA Index System) este o bază electronică de date a tipurilor de ADN, care poate identifica suspecţii, este similară cu AFIS (Automated Fingerpritnt Identification System).

Fiecare stat din SUA implementează un index ADN al condamnaţilor pentru diferite infracţiuni, cum ar fi - violul, omorul, abuzul asupra copiilor. Astfel, profilele ADN ale infractorilor intră în baza de date.

Note si Referin eț

1. Covic, Ștefănescu, Sandovici (2004), p. 19[5]2. Covic, Ștefănescu, Sandovici (2004), p. 19[5]3. ^ Just before Dr Franklin was to leave King's College, Dr Wilkins wrote to

the Cambridge scientists that "the smoke of witchcraft will soon be getting out of our eyes". Explaining the situation to BBC News, Nature's commissioning editor Sara Abdullah said it added to "the canon of awful things said about [Dr Franklin]". "I think 'sexist' is what we are groping around for. "Obviously, this is a different time, it's 1953. There was personal tension; she was very unusual in being a leading woman in science at that time. - 'Lost' letters show strain between DNA pioneers, Katia Moskvitch (Science reporter, BBC News, 29 September 2010) http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-11438569

4. ^ In early 1953, Maurice Wilkins showed James Watson the famous "Photograph 51". It was the crucial X-ray image of DNA made by Dr Franklin in the previous months, and it helped the two Cambridge biologists to develop the historic - and correct - double-helix model. - 'Lost' letters show strain between DNA pioneers, Katia Moskvitch (Science reporter, BBC News, 29 September 2010) http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-11438569

5. ^ http://profiles.nlm.nih.gov/SC/B/B/Y/W/_/scbbyw.pdf6. ^ Ardell, David, Rosalind Franklin (1920 - 1958)7. ^ a b Covic, M., Ștefănescu D., Sandovici I. (2004), Genetică Medicală, Ed.

Polirom, București

Bibliografie

1) http://profiles.nlm.nih.gov/SC/B/B/Y/W/_/scbbyw.pdf

2) Ardell, David, Rosalind Franklin (1920 - 1958)3) Covic, M., Ștefănescu D., Sandovici I. (2004) - Genetică Medicală, Ed.

Polirom, București4) STANCU E. – Tratat de criminalistică, Ed. Actami, Bucureşti, 2001.5) STANCU E. – Tratat de criminalistică, ediţia a II-a, Ed. Universul Juridic,

Bucureşti, 2002.6) STANCU E. – Tratat de criminalistică, ediţia a III-a, Ed. Universul Juridic,

Bucureşti, 2004.7) Daniel Kevles (Editor), Leroy Hood (Editor) - The Code of Codes: Scientific

and Social Issues in the Human Genome Project 8) http://ro.wikipedia.org/wiki/ADN