Genetyka i prawo
KWARTALNIK NAUKOWY ZAKŁADU GENETYKI MOLEKULARNEJ I SĄDOWEJ numer 2 | Lato 2008
Uniwersytet Mikołaja Kopernika Collegium Medicum Katedra Medycyny Sądowej
Jaki ojciec, taki syn… Profesor Lutz Roewer opowiada o tzw. referencyjnej bazie danych chromosomu Y – YHRD oraz o znaczeniu sądowych, antropologicznych i ewolucyjnych badań chromosomu Y
> www.zgms.cm.umk.pl
Drodzy Czytelnicy Gdy w roku 2000 wraz z naszymi kolegami z syberyjskiego Instytutu Biologicznych Problemów Północy (Magadan,
*
NOWOŚCI W GENETYCE SĄDOWEJ
Spis treści
Federacja Rosyjska) rozpoczynaliśmy projekt badawczy
4-5
poświęcony rekonstrukcji przepływu genów na obszarze
WYWIAD NUMERU
północnej Eurazji, nie sądziłem, że profile genetyczne po-
Jaki ojciec, taki syn…
zyskane w ramach naszego projektu będą miały aż tak
Profesor Lutz Roewer opowiada o badaniach męskiego chromosomu i o referencyjnej bazie
istotne zastosowanie w sprawach sądowych. Dziś dyspo-
danych chromosomu Y – YHRD.
*
Kości i zęby są najczęściej wykorzystywanym źródłem DNA w procesie identyfikacji szczątków, których stan nie pozwala na uzyskanie materiału genetycznego z tkanek miękkich.
Plankton jest pomocny
nujemy haplotypami mitochondrialnego DNA i chromo-
przy wyjaśnianiu okoliczności utonięć
somu Y od ponad 5000 osób z blisko 25 grup etnicznych Europy Środkowej i Wschodniej, Bliskiego Wschodu, cen-
6-8
tralnej i wschodniej Azji oraz południowej i północno-
CIEKAWE PRZYPADKI
-wschodniej Syberii. Większość z nich została
Męski chromosom „wampira”
zdeponowana w bazach danych dostępnych dla między-
Analiza chromosomu Y jest bardzo skutecznym narzędziem, które umożliwia identyfikację
narodowego środowiska naukowego. Bazy te są cennymi
seryjnych gwałcicieli.
narzędziami, pomocnymi w interpretacji statystycznej wyników badań DNA dla celów sądowych.
W bieżącym numerze naszego magazynu zwracamy Państwa uwagę na jedną z najważniejszych baz danych tego rodzaju – YHRD, która w swojej najnowszej wersji 3.0, opublikowanej przed kilkoma dniami, obejmuje blisko 60 000 profili chromosomu Y, pochodzących
9
NASZA DZIAŁALNOŚĆ Minęło jak jeden dzień Na temat ponadtrzydziestoletniej historii Katedry Medycyny Sądowej wypowiada się prof. dr hab. Karol Śliwka.
od mężczyzn z blisko 500 światowych populacji. O tym wielkim przedsięwzięciu rozmawiamy z jego pomysłodawcą i koordynatorem – profesorem Lutzem Roewe-
10-11
rem ze słynnego berlińskiego campusu Charité. Był on
METODY BADAWCZE
jednym z pierwszych naukowców na świecie, którzy
Chromosom Y – mały może wiele
podjęli problematykę analizy chromosomu Y dla ce-
W wielu sytuacjach analiza chromosomu Y jest niezastąpiona – m.in. w kwestii przestępstw
lów sądowych. Dziś badania tego rodzaju należą do ka-
na tle seksualnym, badań pokrewieństwa, badań genealogicznych i identyfikacji pochodzenia
nonu technik stosowanych w genetyce sądowej,
etnicznego.
seksualnym.
12-13
PIĘĆ PYTAŃ DO...
ryjnego gwałciciela, który opisujemy w tym wydaniu
GEN-GEN
„GiP”, będzie dobrą ilustracją możliwości, jakie niesie
Mikołaj Pietraszak-Dmowski z Towarzystwa Genealogiczno-Heraldycznego opowiada
za sobą analiza chromosomu Y. Możliwości te wykracza-
o związkach genetyki z genealogią.
w niniejszym numerze staramy się unaocznić ich rolę
już nic nie stoi na przeszkodzie, aby zbadać swój rodowód metodami genetyki molekularnej. Aby jednak wyniki takich badań były wiarygodne, badania muszą być
14-15
STANDARDY I ATESTACJE Atestacja GEDNAP, wyzwanie dla najlepszych Zdobycie atestacji GEDNAP świadczy o wysokim poziomie analiz prowadzonych w testowanym laboratorium.
ności niż dorobek naukowy oraz regularna weryfikacja
szych jest opisywana w tym numerze atestacja
NA OKŁADCE: Przygotowanie DNA wyekstrahowanego z zabezpieczonego materiału do amplifikacji.
niemieckojęzycznej gałęzi Europejskiej Grupy ds. Profilowania DNA (GEDNAP), w której nasz zakład uczestniczy nieprzerwanie od ośmiu lat.
WYDAWCA: Zakład Genetyki Molekularnej i Sądowej Uniwersytet Mikołaja Kopernika, Collegium Medicum
KONCEPCJA, PROJEKT, EDYCJA: NOVIMEDIA Custom Publishing www.novimedia.pl
REDAKTOR WYDANIA: Tomasz Grzybowski
Dr hab. Tomasz Grzybowski
ochodzenie materiału biologicznego trafiającego do analiz bywa nieznane. W przypadku szczątków ludzkich identyfikacja na ogół nie przysparza większych problemów. Inaczej jest, gdy mamy do czynienia z materią zwierzęcą – wtedy konieczne staje się wykorzystanie bardziej zaawansowanych i niestety czasochłon-
pozwala rozróżnić wiele gatunków ssaków
szym przekonaniu nic nie jest lepszą rękojmią wiarygod-
nych programach atestacyjnych. Jedną z najtrudniej-
P
Urszula Rogalla
Jeśli nie człowiek, to co?
Analiza dwóch genów rRNA
przeprowadzane przez doświadczone laboratoria. W na-
warsztatu laboratorium poprzez udział w zaawansowa-
P
P
ją zresztą poza zastosowania stricte sądowe, dlatego też
profesjonalistów, ale przede wszystkim hobbystów. Dziś
rzypadki utonięć przeważnie nie nastręczają medykom sądowym większych trudności diagnostycznych. Sytuacja zmienia się jednak diametralnie, jeśli poddawane badaniom zwłoki znajdują się w stadium zaawansowanego rozkładu. Jedynym wyjściem jest wówczas przeprowadzenie testów na obecność okrzemków. Często nie przynoszą one jednak pożądanych rezultatów – chociażby w wypadku znacznego zanieczyszczenia zbiornika wodnego, w którym miałoby dojść do utonięcia.
Naprzeciw potrzebie opracowania bardziej rzetelnej metody wychodzi genetyka sądowa. Zaawansowane techniki biologii molekularnej pozwoliły na identyfikację na podstawie analizy genu kodującego 16S rRNA nie tylko okrzemków, ale także innych składowych planktonu. Obecność określonych mikroorganizmów w nerkach czy wątrobie pozwala potwierdzić utonięcie jako przyczynę zgonu. Ponadto wysoka czułość metody genotypowania planktonu (DGGE) ułatwia wskazanie miejsca, w którym mogło dojść do zdarzenia. Niejednokrotnie może to mieć kluczowe znaczenie dla wyjaśnienia okoliczności śmierci.
rawdziwym problemem w takich przypadkach jest wyjątkowo czasochłonna i złożona izolacja. Uwagę badaczy, którzy poszukują łatwiej dostępnych źródeł DNA, przykuły ścięgna Achillesa oraz... paznokcie. Wkrótce okazało się, że chociaż oba elementy cechuje wysoka odporność na degradację, już 5 mg paznokci zawiera wystarczającą ilość materiału genetycznego satysfakcjonującej jakości, by przeprowadzić rzetelną identyfikację opartą na 16 loci STR.
Analizy z wykorzystaniem pirosekwencjonowania pozwalają na rozróżnianie gatunków zwierząt będących często przedmiotem nielegalnego handlu.
Mamy nadzieję, że jeden z przypadków identyfikacji se-
przedmiot zainteresowania wielu osób – i to nie tylko
Ile powie nam plankton?
Potwierdzenie utonięcia i określenie prawdopodobnego miejsca zgonu jest możliwe dzięki analizie mikroorganizmów z ciała denata.
*
zwłaszcza do identyfikacji sprawców przestępstw na tle
w badaniach genealogicznych. Genealogia stanowi
*
Obiecująca alternatywa
ZESPÓŁ REDAKCYJNY Urszula Rogalla, Marcin Woźniak, Karol Śliwka, Marta Gorzkiewicz
nych metod z warsztatu genetyka sądowego. Potrzeba opracowania uniwersalnych testów była nagląca chociażby dlatego, że dzikie zwierzęta i produkty pochodne są drugim – po broni – najczęstszym przedmiotem nielegalnego handlu. W identyfikacji pomocne okazały się maleńkie fragmenty dwóch genów rRNA zlokalizowanych w DNA mitochondrialnym. Ich analiza z wykorzystaniem nowatorskiej metody – pirosekwencjonowania – pozwala na rozróżnienie większości ssaków zamieszkujących Europę. W praktyce, w oparciu o zawartość baz danych, możliwe jest rozróżnienie także innych organizmów. Co więcej, technika ta umożliwia badanie DNA zdegradowanego czy dostępnego w niewielkiej ilości i nie wymaga dostosowywania warunków reakcji do poszczególnych próbek. Dzięki temu może być wykorzystywana jako test przesiewowy poprzedzający podjęcie bardziej szczegółowych analiz osobniczych.
Paznokcie, to doskonałe źródło materiału genetycznego
Co więcej, okres inkubacji – głównego etapu procesu izolacji – udało się skrócić z 12 godzin do zaledwie jednej! Wydaje się zatem, że paznokcie mogą stanowić dobrą alternatywę dla rutynowo wykorzystywanych źródeł DNA, szczególnie w nagłych przypadkach, kiedy czas analizy trzeba skrócić do minimum. Urszula Rogalla
kierownik Zakładu Genetyki Molekularnej i Sądowej Katedry
Urszula Rogalla
Medycyny Sądowej Collegium Medicum UMK Zostały podjęte wszelkie środki, aby zawarte w publikacji informacje były dokładne i aktualne w dniu oddania do druku. Rozpowszechnianie materiałów redakcyjnych bez pisemnej zgody wydawcy jest zabronione. Copyright © 2008 ZGMiS, wszelkie prawa zastrzeżone.
Copyright © 2008 Novimedia CP, wszelkie prawa zastrzeżone.
Genetyka i Prawo 3
WYWIAD NUMERU
Jaki ojciec, taki syn… O sądowych, antropologicznych i ewolucyjnych badaniach męskiego chromosomu rozmawiamy z profesorem Lutzem Roewerem. Marcin Woźniak Panie Profesorze, jest Pan jednym z pierwszych naukowców na świecie, którzy zaadaptowali problematykę badań chromosomu Y dla celów sądowych. Jakie cechy tego chromosomu są szczególnie istotne z punktu widzenia genetyka sądowego?
Prof. Lutz Roewer Y jest chromosomem płciowym występującym wyłącznie u mężczyzn. Jeśli zdamy sobie sprawę z faktu, że na każde dziesięć przestępstw aż dziewięć popełniają mężczyźni, z łatwością uświadomimy sobie, iż analiza męskiego chromosomu jest bardzo cennym narzędziem w badaniach sądowych. Y charakteryzuje się dużą zmiennością genetyczną, dzięki której większość mężczyzn różni się od siebie. Co więcej, poszczególne warianty tego chromosomu występują z różną częstością w populacjach zamieszkujących poszczególne kontynenty – chromosomy Y u Japończyków są zupełnie inne niż u mężczyzn z Europy czy z Afryki. Dzięki temu, badając chromosom Y, jesteśmy w stanie odtwarzać genetyczną historię męskiej części naszego gatunku. Rozpoczęła się ona w Afryce – stamtąd właśnie wyszli nasi przodkowie, rozprzestrzeniając chromosomy Y po całym świecie. Ta unikalna właściwość męskiego chromosomu może być również pomocna w określeniu po-
*
chodzenia nieznanej osoby, zwłaszcza gdy identyfikacja możliwa jest tylko na poziomie DNA, np. gdy dysponujemy jedynie elementami szkieletu. Możliwe jest na przykład stwierdzenie, że mężczyzna, którego szczątki poddano analizie chromosomu Y, z około dziesięciokrotnie większym prawdopodobieństwem pochodził ze słowiańskojęzycznej populacji wschodniej Europy niż z zamieszkującej zachodnią Europę populacji posługującej się językami romańskimi.
Marcin Woźniak Jakie są główne kierunki badań zmienności chromosomu Y dla celów sądowych?
Prof. Lutz Roewer Można je podzielić na dwie grupy. Pierwsza obejmuje analizy identyfikacyjne śladów biologicznych pozostawionych na miejscu przestępstwa, zwłaszcza śladów będących mieszaniną materiału biologicznego od różnych osób, z której należy wyodrębnić komponent męski. Ze śladami takimi mamy do czynienia najczęściej przy przestępstwach na tle seksualnym – w takich przypadkach analizy chromosomu Y są niezwykle skutecznymi narzędziami, pozwalającymi na identyfikację męskich komórek napastnika. Szczególnym rodzajem takich spraw są gwałty zbiorowe, których sprawców łatwiej zidentyfikować przy wykorzystaniu zmiennych fragmentów chromosomu Y (tzw. loci STR lub mikrosatelitów) niż poprzez konwencjonalną analizę loci STR chromosomów autosomalnych.
BIOGRAM PROFESOR LUTZ ROEWER Kierownik laboratorium Zakładu Genetyki Sądowej Instytutu Medycyny Sądowej na Wydziale Lekarskim (Charité) Uniwersytetu Humboldta w Berlinie (Niemcy). Ekspert w dziedzinie genetyki populacyjnej i antropologii ewolucyjnej o uznanym autorytecie w skali międzynarodowej. Laureat nagrody Międzynarodowego Towarzystwa Genetyki Sądowej (ISFG) za wybitne osiągnięcia w badaniach zmienności chromosomu Y dla celów sądowych. Autor i koordynator projektu największej na świecie referencyjnej bazy danych haplotypów chromosomu Y (YHRD).
4 Genetyka i Prawo
Drugą grupę zastosowań stanowią badania rodzinne lub genealogiczne. W tym przypadku analizy chromosomu Y pozwalają na potwierdzenie lub wykluczenie pochodzenia mężczyzny z danej linii ojcowskiej.
Marcin Woźniak Jest Pan autorem projektu tzw. referencyjnej bazy danych chromosomu Y (YHRD). Na czym polega to przedsięwzięcie?
Prof. Lutz Roewer YHRD jest bazą danych obejmującą wyniki badań chromosomów Y pochodzących od anonimowych dawców z całego świata. Przeszukanie tej bazy pozwala na określenie częstości występowania profili (haplotypów) obejmujących do 17 zmiennych loci Y-STR w wielu różnych światowych populacjach. Częstość występowania danego profilu może być różna dla populacji zamieszkujących poszczególne regiony geograficzne, np. dla mężczyzn z północnej Europy może ona wynosić 1/1000, podczas gdy w populacji południowej Europy może być dwudziestokrotnie większa. Wiarygodne określenie częstości występowania profilu ma fundamentalne znaczenie w sprawach sądowych, gdy mamy do czynienia ze zgodnością haplotypu ujawnionego na miejscu zbrodni z haplotypem podejrzanego mężczyzny.
Marcin Woźniak Dlaczego wielkość bazy danych ma tak zasadnicze znaczenie?
Prof. Lutz Roewer Chromosom Y można traktować jako pojedynczy locus, czyli element genetyczny przekazywany z ojca na syna bez udziału matki. W populacji istnieją tysiące wariantów tego chromosomu, zwane profilami lub haplotypami. Aby uzyskać informację o częstości występowania profilu STR konkretnego chromosomu Y, ujawnionego np. w wymazie z dróg rodnych zgwałconej kobiety, należy go porównać z bazą danych, czyli ze zbiorem haplotypów Y-STR dla wszystkich dostępnych regionów świata, i określić, ile razy pojawia się on w bazie. Dzięki takiemu porównaniu uzyskujemy wyobrażenie
o częstości występowania tego konkretnego profilu w populacji. Wielkość bazy danych określa górną granicę tej częstości. Jeśli na przykład profil pojawia się jeden raz w bazie danych obejmującej 60 000 haplotypów (taka jest w tej chwili liczebność światowej bazy YHRD), częstość występowania tego profilu w populacji możemy oszacować na około 1 na 60 000. Dlatego też im większa baza danych, tym silniejsza wartość dowodowa potwierdzenia, czyli wspomnianej wcześniej zgodności pomiędzy haplotypem ujawnionym na miejscu przestępstwa a haplotypem konkretnego mężczyzny. Ponadto, jeśli potencjalny sprawca nie został jeszcze wytypowany, a profil z miejsca zbrodni jest rzadki, bardziej uzasadnione jest poszukiwanie sprawcy na podstawie ujawnionego haplotypu chromosomu Y.
Profesor Lutz Roewer kierownik projektu największej na świecie referencyjnej bazy danych haplotypów chromosomu Y (YHRD)
Marcin Woźniak Bazę danych współtworzy wiele laboratoriów. Ile ich jest i jaki jest w niej udział populacji z różnych regionów geograficznych? Czy są one reprezentowane równomiernie?
„Dzięki badaniom chromosomu Y jesteśmy w stanie odtwarzać genetyczną historię męskiej części naszego gatunku” Prof. Lutz Roewer Do tej pory 194 laboratoria z 46 krajów otrzymały nasz pakiet „ślepych próbek DNA” w ramach międzylaboratoryjnej kontroli jakości. Uzyskanie pozytywnych wyników analizy tych próbek jest warunkiem dopuszczenia laboratorium do współpracy w ramach YHRD. Eksperyment z zadowalającym wynikiem ukończyło 145 laboratoriów i to one stały się współtwórcami bazy. Na przestrzeni ostatnich ośmiu lat dostarczyły one około 60 000 haplotypów Y-STR. Niemal wszystkie profile zostały jednocześnie opublikowane w recenzowanych czasopismach naukowych o zasięgu międzynarodowym. YHRD obejmuje populacje z wszystkich głównych regionów świata oprócz Kanady, Australii i Nowej Zelandii. W tych ostatnich krajach prawo państwowe wciąż zabrania dostarczania wyników badań genetycznych do międzynarodowych baz danych. Ponad 30 000 haplotypów
pochodzi z Europy. Także Ameryka Południowa (zwłaszcza Brazylia, Argentyna i Kolumbia), jak również Azja Wschodnia (Chiny, Japonia, Korea) i Centralna (Pakistan, Iran) są reprezentowane dość licznie, lecz nierównomiernie. Wiele próbek w bazie danych pochodzi z populacji kontynentu afrykańskiego, jednakże Afryka subsaharyjska, z wyjątkiem Afryki Południowej, jest ciągle słabo reprezentowana.
Marcin Woźniak Jakie dostrzega Pan kierunki dalszego rozwoju sądowych badań chromosomu Y, a w szczególności bazy YHRD?
Prof. Lutz Roewer W tej chwili prezentujemy trzecią, całkowicie przebudowaną wersję bazy – YHRD 3.0. Wskazuje ona lokalizację geograficzną populacji na podstawie serwisu Google maps, zapewnia szybsze przeszukiwanie, a także jest wyposażona w sze-
reg nowych funkcji, takich jak analiza dystansów genetycznych online. Standardowy format haplotypu obejmuje obecnie 17 loci Y-STR. Większa liczba markerów związana jest z koniecznością rozróżniania pomiędzy blisko spokrewnionymi mężczyznami, co jest nierzadkie w praktyce sądowej. W przyszłości dodamy do bazy informację o tzw. polimorfizmach jednonukleotydowych (SNPs) męskiego chromosomu. Pozwalają one na określenie rodowodu chromosomu Y sięgającego daleko w głąb historii. W istocie na podstawie analizy Y-SNP jesteśmy w stanie zaliczyć każdy chromosom Y do ściśle zdefiniowanej grupy, która wyodrębniła się w określonym miejscu i czasie w wyniku prahistorycznych migracji. W ten oto sposób baza YHRD stanie się istotnym punktem odniesienia nie tylko dla genetyków sądowych, ale również dla antropologów i biologów ewolucyjnych. Genetyka i Prawo 5
CIEKAWE PRZYPADKI
Kluczowym elementem w identyfikacji sprawcy jest właściwe zabezpieczenie śladów biologicznych obecnych na miejscu przestępstwa
Męski chromosom „wampira” Analiza chromosomu Y jest bardzo skutecznym narzędziem służącym do identyfikacji seryjnych gwałcicieli. W ten sposób w naszym zakładzie udało się po latach ustalić tożsamość sprawcy czterech gwałtów. wa pierwsze gwałty miały miejsce w 2003 r. na terenie dużych miast północnej Polski. Choć zdarzenia oddzielał okres około trzech miesięcy, ich scenariusz był bardzo podobny. Obie kobiety zostały napadnięte w godzinach wieczorno-nocnych na terenie rozległych obiektów parkowych. Ogłuszone tępym narzędziem i zaciągnięte w ustronne miejsca nie pamiętały dalszego przebiegu wypadków. Niestety, nie potrafiły też odtworzyć jakiegokolwiek szczegółu wyglądu zewnętrznego napastników. Nie miały jednak wątpliwości co do tego, że padły ofiarami przestępstw na tle seksualnym. Taka hipoteza została również uznana za najbardziej prawdopodobną przez organy ścigania.
D
Konieczne oględziny. W przypadku napaści na tle seksualnym to ciało ofiary jest głównym miejscem przestępstwa. Właśnie na nim znajdują się liczne ślady biologiczne, pomocne w identyfikacji sprawcy. Kluczowym etapem dla dalszego postępowania jest zatem sądowo-lekarskie badanie ofiary, które służy przede wszystkim zabezpieczeniu dowodów biologicznych. Często element ten przesądza o późniejszym wykryciu lub niewykryciu napastnika. Badanie takie powinno być przeprowadzone przez lekarza sądowego natychmiast po zgłoszeniu napaści – nawet najnowsze zdobycze techniki są bezradne wobec upływu czasu. „Lekarz sądowy stosuje ściśle określone algorytmy, które wykraczają daleko poza sprawdzenie stanu narządów rodnych, rejestra-
cję ewentualnych obrażeń ciała oraz udzielenie osobie poszkodowanej porady medycznej”, wyjaśnia lek. Piotr Engelgardt, przeprowadzający na co dzień sądowo-lekarskie oględziny ofiar gwałtów.
ciele niewielkich śladów ugryzień, z których można zabezpieczyć ślinę napastnika do badań genetycznych, ani nie pobierają wymazów z jamy ustnej, przydatnych ze względu na możliwość kontaktu oralno-genitalnego… W przypadku obu kobiet ginekolodzy nie stwierdzili żadnych zewnętrznych obrażeń, a stan narządów rodnych określili jako dobry.
Brak plemników – co dalej? W rezultacie Niestety, żadna z opisywanych w artykule kobiet nie została po zdarzeniu poddana badaniu sądowo-lekarskiemu. Zgodnie z dość powszechną praktyką wszystkie zostały zbadane przez biegłych ginekologów. Perspektywa tych ostatnich z oczywistych względów nakierowana jest na udzielenie pomocy lekarskiej, niekoniecznie zaś na poszukiwanie kluczowych dowodów. Na przykład ginekolodzy nie obcinają ofiarom paznokci, pod którymi mogą być fragmenty naskórka sprawcy, nie szukają na ich
jedynym materiałem, który trafił do naszego zakładu, były wymazy z dróg rodnych, pobrane od ofiar niedługo po zdarzeniach. Uzyskaliśmy również materiał porównawczy w postaci krwi poszkodowanych kobiet, z którego natychmiast sporządziliśmy profile genetyczne. Gdy gwałciciel pozostawia swoje nasienie w drogach rodnych ofiary, analiza całkowitego DNA uzyskanego z wymazu daje charakterystyczny obraz zmieszanych profili. Jeden
z komponentów mieszaniny to profil DNA właściwy dla komórek nabłonkowych kobiety, drugi składnik to profil męski, charakterystyczny dla DNA znajdującego się w plemnikach. Aby uniknąć nieco kłopotliwej interpretacji mieszanin, wymazy poddaje się specjalnej procedurze tzw. różnicowej ekstrakcji DNA. Pozwala ona na otrzymanie dwóch oddzielnych frakcji materiału genetycznego: męskiej – z plemników oraz żeńskiej – z komórek nabłonkowych. Nie ma już mieszaniny, a obie frakcje analizuje się oddzielnie, uzyskując profile właściwe dla kobiety i mężczyzny. „Nie byliśmy szczególnie zdziwieni, kiedy w wymazach z dróg rodnych obu kobiet po ekstrakcji różnicowej uzyskaliśmy wyłącznie genotypy żeńskie, niezależnie od frakcji”, wspomina dr Marcin Woźniak wykonujący genetyczne badania śladów biologicznych. Genotypy te były oczywiście charakterystyczne dla poszkodowanych. Co to mogło oznaczać? „Teoretycznie były dwa wyjaśnienia tego stanu rzeczy”, kontynuuje dr Woźniak, „albo w wymazach w ogóle nie było plemników, albo też były obecne w bardzo niewielkich ilościach. W tym drugim przypadku komórki żeńskie miałyby w mieszaninie tak miażdżącą przewagę ilościową nad plemnikami, że DNA tych ostatnich nie udałoby się wyodrębnić poprzez ekstrakcję różnicową w ilościach wystarczających do określenia profilu genetycznego”. Na tym jednak nie kończy się repertuar współczesnej genetyki sądowej w kwestii identyfikacji sprawców napaści seksualnych. Należy zwrócić uwagę, że brak plemników nie jest równoznaczny z brakiem u poszkodowanej jakiegokolwiek męskiego materiału. Często dochodzi do gwałtów bez ejakulacji, a napastnik pozostawia w drogach rodnych ofiary swoje
badanie genetyczne ukierunkowane ściśle na chromosom męski pozwala na określenie profilu napastnika.
R1a1, czyli potomek „Rusłana”. Analiza loci STR chromosomu Y dała pozytywne rezultaty. Co więcej, chromosom Y ujawniony w wymazach pobranych od obu poszkodowanych był identyczny. Profil tego chromosomu, czyli tzw. haplotyp, nie występował w światowej referencyjnej bazie danych chromosomu Y (YHRD), która w roku 2003 liczyła 21 446 haplotypów. Był to silny dowód świadczący o tym, że obu przestępstw dokonał ten sam mężczyzna. Organom ścigania nie udało się jednak wówczas wytypować żadnego potencjalnego sprawcy. Próbowaliśmy zatem dowiedzieć się o nim czegoś więcej na podstawie samej analizy chromosomu Y. W tym celu przeprowadziliśmy badania innych wybranych miejsc w męskim chromosomie pozostawionym przez napastnika. Te miejsca to tzw. polimorfizmy jednonukleotydowe (SNPs), które definiują haplogrupy, czyli grupy chromosomów Y wywodzących się od wspólnego przodka w linii męskiej. Ponieważ Y dziedziczy się z ojca na syna, bez udziału matki, jego haplogrupy to w istocie męskie klany i podklany, z których każdy miał swojego założyciela żyjącego w konkretnym miejscu i czasie. Obecnie znamy 311 takich haplogrup, zdefiniowanych przez ponad 611 markerów SNP. Ostatnim wspólnym przodkiem wszystkich chromosomów Y istniejących dziś na naszej planecie, czyli założycielem ogólnoświatowego męskiego klanu, jest tzw. igrekowy Adam, mężczyzna wywodzący się z Afryki, gdzie znajduje się kolebka naszego gatunku.
„W przypadku napaści na tle seksualnym ciało ofiary jest głównym miejscem przestępstwa, na którym znajdują się liczne ślady biologiczne, pomocne w identyfikacji sprawcy” komórki nabłonkowe. Zawartego w nich DNA nie da się jednak wyodrębnić poprzez ekstrakcję różnicową. Co zatem pozostaje? Jedynym wyjściem jest wtedy analiza DNA chromosomu Y, występującego tylko u mężczyzn. Jeśli w wymazie są komórki pochodzące od mężczyzny,
Choć może to brzmieć nieco egzotycznie, sprawca opisywanych gwałtów reprezentował haplogrupę R1a1 – okazał się zatem jednym z prawnuków „Rusłana”. Takie imię zostało nadane przez amerykańskiego antropologa Stephena Oppenheimera założycielowi haplo-
6 Genetyka i Prawo Genetyka i Prawo 7
CIEKAWE PRZYPADKI
NASZA DZIAŁALNOŚĆ
Szczęśliwe zakończenie. Sprawcę
„W Polsce brakuje baz danych zawierających profile chromosomu Y mężczyzn wchodzących w konflikt z prawem. Są one konieczne, aby skuteczniej wykrywać sprawców przestępstw na tle seksualnym” grupy R chromosomu Y. Rusłan urodził się w północno-zachodniej Azji około 30-35 tys. lat temu. Jeden z wnuków Rusłana, założyciel linii ojcowskiej R1a, pojawił się po raz pierwszy wśród ludów tzw. kultury kurhanów, koczowniczych szczepów epoki brązu, zamieszkujących tereny Azji i docierających do Europy Wschodniej. Charakterystyczną cechą tej kultury były pochówki w postaci kurhanów, od których wzięła swoją nazwę. W Polsce najczęściej występującą gałęzią klanu R1a jest reprezentowana przez sprawcę gwałtów linia ojcowska R1a1 (założona przez prawnuka Rusłana), która określana jest jako linia ojcowska Słowian – prawdopodobnie pojawiła się ona po raz pierwszy na terenie dzisiejszej Ukrainy i jest częsta u wielu ludów Słowiańszczyzny. W opisywanych przypadkach informacja o prawdopodobnym słowiańskim pochodzeniu sprawcy nie miała oczywiście kluczowego znaczenia dla organów ścigania. Było to jednak wszystko, czego w owym czasie można było się dowiedzieć o napastniku na podstawie jego chromosomu Y.
w dalszym ciągu nie było. W wymazie pobranym od kobiety poszkodowanej w roku 2006 nie odnaleźliśmy jakiegokolwiek męskiego materiału. Nieco później trafiła jednak do nas odzież, w którą ubrana była kobieta podczas napaści. Na jej spodniach znajdowały się ślady nasienia. Wyniki badań loci STR chromosomów autosomalnych nie pozostawiały żadnych wątpliwości – nasienie to, z prawdopodobieństwem graniczącym z pewnością, pochodziło od tego samego mężczyzny, który pozostawił swoje plemniki u ofiary zgwałconej rok wcześniej. Mężczyzna ten posiadał również taki sam chromosom Y, jaki opisaliśmy w trzech wcześniejszych przypadkach.
Profil STR chromosomu Y ujawniony u ofiar z lat 2003 i 2005 był identyczny. Sprawcy jednak
Tomasz Grzybowski
Minęło jak jeden dzień Kilka słów o historii Katedry Medycyny Sądowej. 1977 r. po raz pierwszy stanąłem przed wejściem do budynku przy ulicy Curie-Skłodowskiej. Wnętrza nie prezentowały się zbyt okazale, a wyposażenie, nawet jak na tamte czasy, było po prostu skromne. Kilka stołów, jedna wirówka... Dzisiejsze Collegium Medicum UMK było wtedy filią gdańskiej Akademii Medycznej, toteż nie dziwił fakt, że praktycznie nikt nie widział wówczas potrzeby rozwoju medycyny sądowej w bydgoskim ośrodku. Prawie nikt.
W
Życzliwość, a przede wszystkim entuzjazm i szczere zaangażowanie kilku osób pozwoliły na stopniową rozbudowę katedry. Ciągłe borykanie się z brakiem aparatury i odczynników paradoksalnie miało działanie motywujące – pozostawiało bardzo wiele miejsca naszej wyobraźni i pomysłowości. Mimo tego absolutnie nie mieliśmy powodów do wstydu. Przeprowadzane w Katedrze Medycyny Sądowej analizy nawet wówczas nie odbiegały od światowych standardów.
Coraz większe możliwości. Dynamiczny
Kolejne ofiary. W roku 2005 zgwałcona została kolejna kobieta, a rok później pojawiła się następna ofiara. Modus operandi sprawcy był bardzo podobny jak w przypadkach opisanych powyżej. Przedstawiciele organów ścigania zaczęli nabierać pewności, że pojawił się kolejny seryjny gwałciciel. W wymazie z dróg rodnych jednej z poszkodowanych dzięki ekstrakcji różnicowej udało się wyodrębnić DNA z plemników, a to z kolei pozwoliło na sporządzenie profilu sprawcy w zakresie 16 loci STR chromosomów autosomalnych. Częstość tego profilu w populacji wynosiła 1 na 7 bilionów osób. Gdyby udało się wytypować podejrzanego i miałby on taki sam profil genetyczny, wartość dowodowa tego potwierdzenia byłaby ogromna – w praktyce oznaczałoby to pewną identyfikację osobniczą nasienia ujawnionego u jednej z ofiar.
wytypowano rok później. Porównanie jego genotypu w 16 autosomalnych loci STR oraz haplotypu chromosomu Y z profilami ustalonymi w sprawach opisanych powyżej doprowadziło do jednoznacznej konkluzji. Udowodniono mu ostatecznie dokonanie czterech gwałtów. Warto zwrócić uwagę, że tym, co łączyło wszystkie cztery sprawy, był taki sam haplotyp chromosomu Y zidentyfikowany u wszystkich ofiar. Nowa, opublikowana niedawno wersja bazy danych YHRD 3.0 zawiera 58 775 haplotypów. W bazie tej haplotyp sprawcy pojawia się tylko raz, w populacji Pomorza i Kujaw. Wartość dowodowa tego potwierdzenia na podstawie samego tylko haplotypu chromosomu Y jest zatem duża. Poszukiwanie sprawcy trwało stosunkowo długo. Nie bez znaczenia jest tutaj fakt, że w naszym kraju brakuje bazy danych zawierającej profile chromosomu Y mężczyzn, którzy wchodzą w konflikt z prawem. Bazy takie funkcjonują w wielu krajach świata. Biorąc pod uwagę, że większość sprawców przestępstw na tle seksualnym to recydywiści, ich poszukiwanie z wykorzystaniem baz danych byłoby z pewnością o wiele skuteczniejsze.
Brak plemników nie jest równoznaczny z brakiem jakiegokolwiek męskiego materiału na ciele poszkodowanej
rozwój takich dziedzin, jak immunologia, biologia molekularna czy genetyka, można obserwować niemal z dnia na dzień. Prawdziwym wyzwaniem jest jednak wychwycenie użytecznych doniesień i ich praktyczna interpretacja. Posłużmy się przykładem dochodzenia spornego ojcostwa, które zyskało wiele z chwilą, kiedy zaczęto stosować badania serologiczne. Początkowo dotyczyły one jedynie układu AB0, jednak każde szanujące się laboratorium możliwie szybko poszerzało zakres analizowanych układów i izoenzymów, co z czasem doprowadziło do osiągnięcia 75-proc. prawdopodobieństwa wykluczenia ojcostwa. Wkrótce zwrócono jednak uwagę na główny układ zgodności tkankowej. Zastosowanie analiz HLA, bo o nich mowa, pozwoliło zwiększyć szanse wykluczenia ojcostwa do 90 proc. Dla wielu był to wynik satysfakcjonujący. Prawdziwa zmiana dokonała się jednak tak naprawdę dopiero wraz z nadejściem ery DNA. Zalety testów opartych o informację genetyczną trudno przecenić, jednak w początkowym okresie były one pracochłonne. W 1995 r. zdecydowaliśmy się na zakup pierwszego w Polsce automatycznego sekwenatora DNA typu A.L.F. Pamiętam dobrze sceptyczne czy wręcz pełne
politowania uwagi: „Przecież nie strzela się z armat do wróbli”. Czy był to błąd? Cóż... my z tych armat trafialiśmy. Dziś sekwencjonowanie DNA, to standard w analizach sądowych.
Profesor Karol Śliwka, kierownik Katedry Medycyny Sądowej CM UMK
Jakość na wagę złota. Wkrótce okazało się, że cieszymy się zaufaniem środowiska poza granicami naszego kraju. W 2001 r. zostaliśmy poproszeni o pomoc w identyfikacji ofiar konfliktów zbrojnych na Bałkanach w latach 1992-1995. Pierwsze próbki trafiły wyłącznie do Bydgoszczy i Laboratorium Identyfikacji DNA Amerykańskich Sił Zbrojnych. Jednocześnie przeprowadzaliśmy szkolenia dla bośniackich naukowców w zakresie analizy DNA.
Zawsze o krok przed... Jedni opowiadają o swoich możliwościach, a inni działają... By mieć pewność, że nasze usługi pozostają na światowym poziomie, od 2001 r. nieprzerwanie poddajemy nasze analizy weryfikacji poprzez udział w eksperymentach organizowanych przez Niemiecką Grupę Profilowania DNA (GEDNAP). Dużą wagę przywiązujemy również do atestacji Komisji Genetyki Sądowej Polskiego Towarzystwa Medycyny Sądowej i Kryminologii, która dąży do podnoszenia poziomu swoich programów. W międzyczasie zrezygnowaliśmy z zamawianych przed laty testów o niewielkim stopniu trudności, takich jak Collaborative Testing Services (CTS). Najważniejsze, to umieć przewidywać i uprzedzać fakty. Dziś mnogość metod badawczych może przyprawić o zawrót głowy i to nie tylko tych, którzy pamiętają początki genetyki sądowej. Prawdziwym wyzwaniem nie jest już analiza sama w sobie, a umiejętność wybrania i dostosowania metody do konkretnego przypadku. Niektórzy się gubią. Doświadczony genetyk sądowy nie traci czasu na zbędne analizy – wie, że nie każda plama krwawa zasługuje na uwagę i że nie każda kość należąca do jednej osoby będzie źródłem tej samej ilości (i jakości!) DNA po ekstrakcji. Potrafi wykorzystać szerokie zasoby baz danych i właściwie interpretować wyniki.
Ciągły rozwój. Nie odkryję Ameryki, stwierdzając, że znacznie łatwiej pracuje się, mając dostęp do najnowszych technologii. Dlatego cały czas staramy się być na bieżąco. Nasz pierw-
szy automatyczny sekwenator zastąpiliśmy już czterema nowszymi – w tym dwoma kapilarnymi. I, prawdę mówiąc, wcale nie zamierzamy na tym poprzestać. Architektura naszego laboratorium zmniejsza ryzyko kontaminacji do minimum, a dzięki niezależnym ciągom pomieszczeń nad jednym przypadkiem mogą pracować jednocześnie dwa zespoły badawcze. Patrząc na to wszystko z perspektywy czasu, aż trudno mi czasem uwierzyć, jaki przełom dokonał się dzięki rozwojowi genetyki sądowej. I pomyśleć, że kiedyś badano tylko układ AB0 zawężający krąg podejrzanych w przypadku grupy krwi A do... 40 proc. populacji polskiej. Karol Śliwka
8 Genetyka i Prawo Genetyka i Prawo 9
METODY BADAWCZE
Chromosom Y – mały może wiele Analiza genetyczna dziedziczonego wyłącznie w linii męskiej chromosomu Y odpowiada na pytania, których nie rozstrzygną inne testy.
C
hromosom Y, to jeden z najmniejszych fragmentów DNA w naszym genomie. Jest on jednak chyba najbardziej znany ze względu na specyficzną rolę, jaką pełni w naszych komórkach. Nieliczne obecne w nim geny wyzwalają w rozwijającym się ludzkim zarodku kaskadę procesów, które prowadzą do wykształcenia męskich narządów płciowych. Niewielki fragment DNA decyduje o tym, czy przyjdziemy na świat jako kobieta, czy jako mężczyzna.
Zmienność genetyczna: linie męskie. Chromosom Y, jako jedyny z całego zestawu 23 par ludzkich chromosomów, dziedziczy się wyłącznie w linii męskiej – ojciec przekazuje go synom, a ci następnemu pokoleniu mężczyzn. Nietrudno sobie wyobrazić, iż mężczyźni posiadający wspólnego przodka w linii męskiej powinni mieć identyczny chromosom Y. Tak jednak jest tylko w przypadku mężczyzn, których pokrewieństwo w linii męskiej sięga kilku do kilkunastu pokoleń. Chromosomy Y różnią się ze
*
względu na mutacje, czyli drobne zmiany zachodzące w DNA. Można je wykrywać technikami biologii molekularnej. Umożliwiają one odróżnienie od siebie poszczególnych chromosomów Y.
Problem: praktyczne wykorzystanie. Cechy chromosomu Y, a w szczególności specyficzny sposób jego dziedziczenia i zróżnicowanie genetyczne, znalazły zastosowanie w różnych dziedzinach wiedzy związanych z analizą śladów biologicznych, badaniami pokrewieństwa, badaniami genealogicznymi i populacyjnymi aż po odtwarzanie historii ludzkiego gatunku do czasów prehistorycznych. W artykule przytaczam tylko wybrane przykłady wykorzystania analizy zmienności DNA chromosomu Y. Należy jednak zaznaczyć, że za sprawą rosnącej liczby publikacji naukowych oraz dzięki stałemu rozwojowi technik służących jego analizie perspektywy te będą jeszcze szersze.
POPULACJA BYDGOSZCZY Określone na podstawie bazy YHRD miejsca występowania najczęstszego w populacji Bydgoszczy haplotypu chromosomu Y. Jego występowanie jest ograniczone do regionu Europy Centralnej i Wschodniej. Gdyby mieszkaniec Europy Centralnej o tym haplotypie popełnił przestępstwo na terenie Ameryki Południowej i pozostawił ślady biologiczne, tamtejsze laboratorium mogłoby – korzystając z bazy danych YHRD – wskazać przypuszczalne miejsce pochodzenia sprawcy. Trzeba jednak pamiętać, że wynik będzie podobny, jeżeli sprawca mieszka w Ameryce, a np. jego pradziadek w linii męskiej wywodził się z Europy Centralnej...
Przestępstwa na tle seksualnym. Ok. 95 proc. wszystkich przestępstw dokonywanych jest przez mężczyzn. Analiza genetyczna chromosomu Y nie zawsze jest przydatnym narzędziem w badaniu śladów biologicznych. W przypadku materiału zabezpieczonego na miejscu przestępstwa na tle seksualnym trudno jednak przecenić jej znaczenie. Ofiarami takich przestępstw są najczęściej kobiety, a sprawcami – mężczyźni. Wśród zabezpieczonych śladów znajdują się więc najczęściej zarówno ślady ofiary, jak i sprawcy, przy czym materiał genetyczny w nich bywa zmieszany, co utrudnia interpretację danych ze standardowej analizy genetycznej. Często zdarza się też, iż w mieszaninach takich występuje znaczna przewaga DNA kobiety, co praktycznie uniemożliwia wykrycie DNA mężczyzny z wykorzystaniem standardowych metod analizy profili DNA. Jednak dzięki obecności chromosomu Y wyłącznie u mężczyzny możliwe jest wydobycie informacji o profilu DNA tego chromosomu nawet z mieszaniny zawierającej znaczny nadmiar DNA kobiety.
Badanie pokrewieństwa. Identyczność chromosomów Y mężczyzn posiadających wspólnego przodka umożliwia wykorzystanie badań tej cząsteczki w potwierdzaniu pokrewieństwa, np. w przypadku spornego ojcostwa. W sytuacji, gdy materiał biologiczny domniemanego ojca dziecka nie jest dostępny, możliwe jest przeprowadzenie badań chromosomu Y krewnych ojca (jego brata czy nawet kuzyna), co niejednokrotnie może przyczynić się do wyjaśnienia wątpliwości. Podobnie w przypadku identyfikacji osób zaginionych często zdarza się, że materiał bliskiej rodziny domniemanej osoby nie jest dostępny, podczas gdy bez trudu można znaleźć krewnych, nawet dość dalekich, w linii męskiej.
Badania genealogiczne. Następstwem rosnącej wiedzy o zmienności genetycznej chromosomu Y i coraz szerszej dostępności ta10 Genetyka i Prawo
Analiza chromosomu Y
NA * MUTACJE CHROMOSOMIE Y
pozwala identyfikować sprawców przestępstw na tle seksualnym
kich badań jest wykorzystanie ich w innych dziedzinach aktywności związanych z analizą pokrewieństwa – m.in. w genealogii. Badania genetyczne, a w szczególności badania chromosomu Y, mogą być nieocenionym narzędziem dla potwierdzania pokrewieństwa pomiędzy poszczególnymi gałęziami wielkich rodów. Tym bardziej, że w wielu kulturach nazwisko dziedziczy się identycznie jak chromosom Y, tzn. z ojca na syna. Jednym z najbardziej znanych przykładów wykorzystania badań chromosomu Y do celów genealogicznych były badania mające na celu
go krewny w linii męskiej) mógł być ojcem Estona, jednego z synów niewolnicy.
Europejczyk czy Azjata? Analiza zmienności DNA chromosomu Y dużych grup mężczyzn wywodzących się z różnych regionów świata pozwala na porównywanie częstości występowania poszczególnych haplogrup i haplotypów w badanych populacjach. Im bardziej zbliżone są te częstości, tym bliższe jest pokrewieństwo pomiędzy populacjami. Badania tego typu, prowadzone m.in. w naszym zakładzie, pozwoliły np. na wykrycie granicy genetycznej przebiegającej
Poddawane badaniom dla potrzeb analiz sądowych i populacyjnych mutacje zachodzące na chromosomie Y można podzielić na dwie grupy:
Y-SNP – najmniejsze zmiany obejmujące pojedyncze „cegiełki” budujące DNA, tzw. nukleotydy. Są one bardzo rzadkie, pojawiają się w populacji raz na kilka tysięcy lat. Kiedy taka mutacja pojawi się w chromosomie Y mężczyzny, jej los zależy od liczby męskich potomków, których pozostawi. Większość takich mutacji znika dosyć szybko. W przypadku linii męskich liczących wielu mężczyzn szansa ich przetrwa-
„Na obszarze Polski ok. 70 proc. mężczyzn posiada chromosomy Y pochodzące od 3 osób mieszkających w różnych częściach Eurazji ok. 15 000 lat temu”
nia jest o wiele wyższa i po setkach lub tysiącach lat na danym obszarze geograficznym żyje bardzo wielu mężczyzn, których chromosomy Y pochodzą od zaledwie kilku przodków. Takie grupy chromosomów Y, posiadające wspólną mutację typu SNP, to haplogrupy.
Y-STR – to znajdujące się w chromosomie Y „markery mikrosatelitarne”. Posiadają
określenie pokrewieństwa pomiędzy rodziną Jeffersonów a potomkami Sally Hemmings – niewolnicy, która na przełomie XVIII i XIX w. pracowała w domu Jeffersonów. Rozpowszechniona plotka głosiła, że trzeci prezydent Stanów Zjednoczonych Ameryki Thomas Jefferson jest ojcem jednego z jej synów. Badania przeprowadzone na początku XXI w. obejmujące potomków synów Sally Hemmings oraz mężczyzn wywodzących się z linii męskiej rodziny Jeffersonów potwierdziły, że Thomas Jefferson (ale również każdy inny je-
wzdłuż linii Odry i Karpat. Jej obecność w przypadku sąsiadujących populacji ludzkich, np. Polski i Niemiec, świadczy o izolacji wynikającej np. z różnic kulturowych. Szczególnie przydatnymi narzędziami badawczymi, powstającymi w wyniku badań populacyjnych chromosomu Y, są publicznie dostępne bazy danych, zawierające informacje o częstościach haplogrup i haplotypów chromosomu Y. Jedną z najbardziej znanych baz tego typu jest baza YHRD: www.yhrd.org.
one wiele odmian (alleli), gdyż ulegają mutacjom o wiele częściej niż Y-SNP. W obrębie każdej haplogrupy określonej przez Y-SNP występuje wiele odmian Y-STR. Allele te tworzą haplotypy, które są zwykle charakterystyczne dla mężczyzn stosunkowo blisko spokrewnionych. Haplogrupy Y-SNP mogą obejmować wiele chromosomów Y posiadających różne haplotypy Y-STR.
Marcin Woźniak Genetyka i Prawo 11
PIĘĆ PYTAŃ DO...
Mikołaj Pietraszak-Dmowski założyciel pierwszego w Polsce po II wojnie światowej Towarzystwa Genealogiczno-Heraldycznego
ne... Frekwencja pewnych profili genetycznych może być inna. Może czeka nas reinterpretacja np. etnogenezy?
Tomasz Grzybowski Pańskie zainteresowania genealogiczne skupiają się między innymi wokół pochodzenia niektórych charakterystycznych nazwisk, rzadko spotykanych w Polsce. Czy badania DNA mogłyby rzucić nowe światło na to zagadnienie?
lub w różnych miejscach. Ich właściciele chętnie poznaliby wzajemne relacje. Jest też wiele rodzin szlacheckich, szczególnie na Mazowszu i Podlasiu, które przed wiekami zamieszkiwały tę samą wieś i od jej nazwy wzięły nazwisko. Są np. Wąsowscy z Wąsów na wschodnim Mazowszu. Część z nich używa przydomka Gortat i raczej są to potomkowie Gotarda Dobrożanowickiego herbu Rogala. Pozostali to Wąsowscy Kurzepowie, których herbu i pochodzenia nie jesteśmy pewni, mimo że wieś Dobrożany, zapewne za
„Pojmany niedawno Radovan Karadżić musiał zapuścić brodę, aby ukryć znak szczególny dziedziczony przez członków serbskiej rodziny Karadżiciów, czyli… charakterystyczny dołek w brodzie” Mikołaj Pietraszak-Dmowski
GEN-GEN O związkach genetyki z genealogią rozmawiamy z Mikołajem Pietraszakiem-Dmowskim z Towarzystwa Genealogiczno-Heraldycznego. Tomasz Grzybowski Co skłoniło Pana, pasjonata genealogii, do zainteresowania się genetyką?
Mikołaj Pietraszak-Dmowski Genealogią interesuję się od dzieciństwa i jest to w dużym stopniu dziedziczne. Wynika przede wszystkim z ciekawości ludzi i siebie samego. Podobnie jak genetyka, stara się odpowiedzieć na pytania: kim jesteśmy i skąd przychodzimy. A bardziej szczegółowo: dlaczego tacy jesteśmy. Genealogia jest nauką pomocniczą historii, ale powoli staje się też nauką pomocniczą genetyki. Z drugiej strony, na zasadzie sprzężenia zwrotnego, genetyka jest nauką pomocniczą genealogii, a przez to historii. Widzę w tym ogromne szanse – humanistyka zyskuje nowe, doskonałe, bo ścisłe, narzędzie. Z praktyki jestem rolnikiem. Wiem, jak istotna jest genetyka w hodowli zwierząt. W sposób na12 Genetyka i Prawo
turalny interesowałem się też doniesieniami na temat zastosowania genetyki w badaniach genealogicznych (m.in. sprawą dzieci prezydenta USA Thomasa Jeffersona i ciemnoskórej niewolnicy Sally Hemmings czy „człowieka z Cheddar”). Moja znajoma Cecile Wendt Jensen, amerykański genealog polskiego pochodzenia, uświadomiła mi przed laty, jak ważne jest to narzędzie, gdy niewiele lub nic nie wiadomo na temat własnego pochodzenia. W USA genealogia jest drugim – po ogrodnictwie – najpopularniejszym hobby. Drzewo genealogiczne wielu Amerykanów jest bardzo krótkie. Rodowód kończy się na skąpym zapisie w rejestrach Ellis Island, często z przekręconym nazwiskiem przodka i informacją, z jakiego kraju pochodził. Jeśli przybył z dzisiejszej Polski, to w rejestrach Immigration Office zaznaczono Austrię, Prusy lub Rosję. To prawie jak szukać igły w stogu siana... Jeżeli dodatkowo nazwisko jest popularne, zaczyna się prawdziwy dramat. Badania DNA są bardzo przydatne w tej kwestii.
Tomasz Grzybowski Czy w profilach Pańskiego mitochondrialnego DNA i chromosomu Y było coś zaskakującego?
Mikołaj Pietraszak-Dmowski Państwa zakład zbadał profile mojego DNA, za co jestem bardzo wdzięczny. Potwierdziły one, że różnice między nami są bardzo płytkie. Jestem typowym Polakiem, Słowianinem. Mój haplotyp mitochondrialnego DNA jest dość rzadki, jak się dowiedziałem, ale nie umiem tego zinterpretować. Mam pewne obawy co do interpretacji statystycznej wyników tych badań. Próbki deponowane w bazach danych są pobierane wyrywkowo, czasem wręcz przypadkowo. Aby dobrze określić częstość występowania profili, materiał do badań winien być równomiernie rozłożony geograficznie i proporcjonalnie do liczebności populacji. Na razie tak nie jest. To, co teraz zdaje się być rzadkie, w przyszłości może okazać się dość rozpowszechnio-
Zdecydowanie tak. Są rodziny, których herby, nazwiska, imiona, a czasem wprost tradycja rodzinna wskazują na pochodzenie obce, np. niemieckie, pruskie czy jaćwieskie. Byłoby ciekawie zbadać przedstawicieli rodów szlacheckich pieczętujących się herbami Prus – potomków Prusów, którzy uciekli przed Krzyżakami, czy osób noszących nazwisko Waraksa, rzekomych niedobitków Jaćwingów. Z drugiej strony nazwiska nierzadko oddają pewne charakterystyczne cechy – Guziak (od: „guz”), Noskowiak (od: „nos”), Karsznia(k) (od stp. „karsznia” – lewa ręka, tu: mańkut); często opisują zatem w zmodyfikowanej gramatyką formie dziedziczny wygląd, zachowanie lub charakter właścicieli. Dziedziczne są nie tylko uzdolnienia lub skłonności (i to tak różne, jak talenty plastyczne, muzyczne i językowe czy zamiłowanie do hodowli), lecz również charakterystyczne pozy i gesty. Trywialne jest przywołanie dziedzicznych chorób czy długowieczności. Byłoby fascynujące móc „wyłapać” i opisać to wszystko narzędziami genetyki.
ich sprawą, zmieniła nazwę na Wąsy. Obie rodziny, przez wieki mocno ze sobą wymieszane, zachowały do końca XIX w. świadomość odrębności, używając wyżej wymienionych przydomków. Choć mamy niezłą genealogię Wąsowskich, Kurzepowie wciąż są dla nas zagadką. Porównanie ich profilu genetycznego z innymi rodzinami, np. Wąsowskich z Wąsoszy, dałoby odpowiedź na pytania dotyczące pochodzenia, a więc i herbu oraz źródła nazwiska tej rodziny. Innym zagadnieniem jest badanie demograficzne ludności wsi. Tak jak zaścianki, wiele wsi włościańskich zamieszkałych jest przez ludność zasiedziałą od wieków. Trudno to jednak potwierdzić badaniami historycznymi. Nazwiska włościańskie powstały stosunkowo późno i zmieniały się o wiele łatwiej niż nazwiska szlacheckie. Dzisiaj we wsi może mieszkać kilka rodzin nieświadomych pochodzenia od tego samego przodka w linii męskiej.
W Polsce jest dużo wsi o tzw. nazwach jenieckich, w których osadzano uprowadzonych – ludzi podbitych podczas wyprawy wojennej – jako najcenniejszy łup. Ciekawe, czy profil genetyczny różnych Pomorzan, Prusów, Węgrzców itp. do dzisiaj różni się w sposób zauważalny (mówimy tu o pewnej średniej).
Tomasz Grzybowski W tej chwili przeszłość możemy odtwarzać nie tylko na podstawie zróżnicowania genetycznego w populacjach współczesnych, ale również poprzez badania DNA ze starych materiałów kostnych. Czy miłośnicy genealogii skonfrontują swoje ustalenia z bezpośrednimi analizami kości przodków?
Mikołaj Pietraszak-Dmowski Tak, moi kuzyni zaczęli już nawet rozpoznanie w tym kierunku. Za zgodą księdza poszukują metodami nieinwazyjnymi krypty pod nieistniejącym od XIX w. kościołem, w której jeszcze w XVIII w. chowano naszych przodków. Jestem laikiem, ale wyobrażam sobie, że genetyka będzie niedługo w stanie odtworzyć granice dużych i małych plemion polskich. Spodziewam się, że podział Polski na krainy historyczne, takie jak choćby Wielkopolska, Kujawy czy Pałuki, znajduje odbicie w profilach genetycznych współczesnych Polaków. Wymaga to dalszego doskonalenia warsztatu pracy genetyków, ale na miłośników historii i genealogii czekają wielkie odkrycia genetyki – m.in. skąd wywodzili się Piastowie. Z drugiej strony wyniki badań genetycznych są pewnym zagrożeniem dla utartych poglądów. Zważywszy, że średnio co dziesiąty formalny ojciec nie jest nim w rzeczywistości, czekają nas niespodzianki. Być może dlatego niektórzy moi koledzy nie palą się do udziału w badaniach genetycznych. Kto wie, co może się kryć za nobliwymi rodowodami... Jedno jest pewne – genealogia i genetyka, tak bliskie sobie etymologicznie, mają przed sobą mnóstwo wspólnych, pasjonujących wyzwań.
Tomasz Grzybowski Gdzie jeszcze widziałby Pan potrzebę uzupełnienia swoich poszukiwań wynikami badań genetycznych?
Mikołaj Pietraszak-Dmowski Wiele osób nosi popularne w Polsce nazwiska: Kowalski, Nowak czy Kaczmarek. Powstawały one równolegle, między ich właścicielami nie ma żadnych związków – poza rodziną. Są jednak rzadsze nazwiska homofoniczne, być może powstałe w różny sposób
*
BIOGRAM MIKOŁAJ PIETRASZAK-DMOWSKI Z wykształcenia filolog germański i historyk sztuki, z praktyki rolnik. Absolwent Uniwersytetu im. A. Mickiewicza w Poznaniu. Od 1991 r. sekretarz zarządu Fundacji im. Raczyńskich przy Muzeum Narodowym w Poznaniu, od 1993 r. prowadzi równolegle majątek ziemski Rogalin k. Poznania. Członek założyciel (1987 r.) pierwszego w Polsce po II wojnie światowej Towarzystwa Genealogiczno-Heraldycznego z siedzibą w Poznaniu.
Genetyka i Prawo 13
STANDARDY I ATESTACJE
Atestacja GEDNAP,
wyzwanie dla najlepszych
W związku z charakterem spraw rozstrzyganych za pomocą badań genetycznych, a w szczególności ze względu na wykorzystanie tych analiz przez wymiar sprawiedliwości, niezwykle istotna jest kontrola poprawności otrzymywanych wyników badań. etody identyfikacji osobniczej oparte na analizie zmienności DNA znalazły w ciągu ostatniej dekady szerokie zastosowanie praktyczne – szczególne przy okazji identyfikacji osób zaginionych, w badaniach spornego ojcostwa i w analizie śladów biologicznych.
M
Wykluczenie błędów. Systemy kontroli jakości badań wykorzystywane w laboratoriach zajmujących się genetyką sądową mają na celu wyeliminowanie ewentualnych błędów w oznaczeniach profili genetycznych. Takie nieścisłości mogą powstać zarówno w wyniku działań personelu wykonującego badania, jak i z powodu zakłóceń w złożonych reakcjach biochemicznych prowadzonych w toku analizy. Kontrola poprawności otrzymywanych wyników jest złożonym, wieloetapowym procesem, obejmującym kolejne kroki procedury analitycznej – od momentu wpłynięcia próbki do laboratorium do momentu wysłania ekspertyzy i utylizacji bądź odesłania pozostałego po badaniach materiału biologicznego.
Szczególna rola atestacji. Prawidłowy przebieg analizy genetycznej nie powinien być kontrolowany tylko przy użyciu wewnętrznych procedur laboratoryjnych. Trzeba go także poddać testom zewnętrznym – najczęściej anonimowym ćwiczeniom zwanym atestacjami. Niemieckojęzyczna gałąź Europejskiej Grupy ds. Profilowania DNA (GEDNAP) jest autorem jednego z najtrudniejszych programów atestacyjnych w zakresie genetyki sądowej. Celem tej atestacji jest odpowiedź na następujące pytania: • Czy laboratorium przetestowało właściwą próbkę, tzn. czy schemat pracy laboratorium zabezpiecza w wystarczający sposób przed zamianą bądź zanieczyszczeniem badanych próbek? 14 Genetyka i Prawo
• Czy w wyniku przeprowadzonej analizy genetycznej laboratorium otrzymało prawidłowy wynik? • Czy laboratorium prawidłowo zinterpretowało otrzymany wynik?
Atestacja GEDNAP. Przebieg atestacji organizowanej przez GEDNAP podzielony jest na cztery etapy: Zgłoszenie uczestnictwa W programie atestacyjnym GEDNAP może wziąć udział każde europejskie laboratorium, niezależnie od formy własności (laboratoria policyjne, uniwersyteckie, prywatne itp.), pod warunkiem uiszczenia
Przygotowanie i rozesłanie materiału Każdego roku w Instytucie Genetyki Sądowej w Münster przygotowywane są dwa zestawy próbek, oznaczane kolejnymi numerami (w 2007 r. były to 34 i 35). Konstruowane są one tak, aby symulować rzeczywiste próbki otrzymywane przez laboratoria w standardowych sprawach kryminalnych – obejmują materiał porównawczy w postaci krwi pochodzącej od trzech różnych osób oraz symulowane ślady biologiczne w postaci plam krwi, nasienia lub śliny na różnego typu materiałach, a także na niedopałkach. Każdy zestaw zawiera siedem próbek, które należy poddać badaniom genetycznym w ramach zestawu układów podanego wcześniej przez organizatorów. Próbki symulujące ślady biologiczne bardzo często zawierają mieszaniny materiału biologicznego pochodzące od dwóch lub nawet trzech różnych osób. Ponadto laboratorium przygotowujące zestawy atestacyjne umieszcza zwykle wśród nich przynajmniej jedną próbkę posiadającą nietypowy wariant w jednym lub kilku z badanych układów. Występowanie mieszanin DNA i nietypowych wariantów może – w przypadku braku doświadczenia w analizie profili genetycznych – doprowadzić do błędnego oznaczenia profilu próbki. Przeprowadzenie badań Każde z laboratoriów uczestniczących w atestacji decyduje o zakresie prowadzonych badań. GEDNAP dostarcza uczestnikom listę układów, spośród których wybierają te, na które chcą otrzymać ate-
„GEDNAP przeprowadza międzynarodowe testy kompetencji laboratoriów zajmujących się genetyką sądową. Są one znane z wysokiego stopnia trudności, a ich pozytywne przejście świadczy o wysokim poziomie analiz laboratorium” opłaty, wynoszącej zwykle ok. 600 euro. Zgłoszonym w odpowiednim terminie laboratoriom przypisywane są poufne kody, które znają wyłącznie one i organizatorzy – tak, by zachować anonimowość na kolejnych etapach procedury. Celem atestacji jest wskazanie ewentualnych niedociągnięć procedur stosowanych w poszczególnych laboratoriach i ich korekta. Wyniki poszczególnych pracowni biorących udział w atestacji GEDNAP nie są podawane do publicznej wiadomości (w odróżnieniu np. od atestacji PTMSiK, o której pisaliśmy w poprzednim numerze „GiP”).
stację. Obowiązkowe jest oznaczenie profilu genetycznego w układach mikrosatelitarnych chromosomów niepłciowych, natomiast opcjonalnie można również wykonać badania układów STR chromosomów X i Y. Od kilku lat istnieje możliwość przeprowadzenia badań DNA mitochondrialnego (mtDNA) oraz uczestnictwa w ćwiczeniu oceniającym umiejętność wykonywania obliczeń statystycznych w skomplikowanych przypadkach, takich jak mieszaniny DNA pochodzące od trzech osób. Otrzymane wyniki wprowadza się w określonym terminie, zwykle do początku grudnia,
przez internet do systemu zbierającego dane, korzystając z przeglądarki internetowej i indywidualnego hasła dostępu. Laboratoria są ponadto zobowiązane do dostarczenia surowych danych ukazujących uzyskane profile genetyczne. Po wyznaczonym terminie nadsyłania danych rozpoczyna się etap oceny danych. Weryfikacja danych i przyznanie atestów Zespół specjalistów prowadzących atestację ocenia wyniki nadesłane przez laboratoria. Identyfikuje je jedynie na podstawie numerów kodowych, co zapewnia bezstronność oceny. Jeżeli występują rozbieżności pomiędzy wynikami prawidłowymi i nadesłanymi, oceniający odwołują się do surowych danych otrzymanych z laboratorium i identyfikują źródło rozbieżności. Najczęstszymi przyczynami błędów są omyłki pisarskie i nieumiejętność zidentyfikowania rzadkich wariantów spotykanych w układach STR. Rzadziej zdarzają się przypadki zanieczyszczenia czy zamiany próbek. Odsetek błędów – obliczony jako liczba oznaczeń poszczególnych układów STR, w których zostały popełnione błędy, w stosunku do ogólnej liczby dokonanych oznaczeń – wynosił w początkowym etapie atestacji układów DNA (lata 1993-1996) od 1 do 2 proc., a od 1997 r. waha się w granicach 0,5 proc. Wyniki atestacji ogłaszane są na dorocznym spotkaniu GEDNAP, które odbywa się zwykle w lutym roku następującego po przeprowadzeniu testów. Na spotkaniu tym przedstawiane jest również podsumowanie najczęstszych błędów i ustalane są zasady atestacji na kolejny rok. Do laboratoriów rozsyłane są właściwe wyniki badań oraz certyfikaty potwierdzające prawidłowe oznaczenie poszczególnych układów. Jeśli jakiś układ nie został przez laboratorium oznaczony prawidłowo, nie jest on umieszczany na certyfikacie. Marcin Woźniak
*
ATESTACJA GEDNAP Liczba laboratoriów z różnych krajów biorących udział w atestacji GEDNAP systematycznie rośnie. Wzrost liczby układów STR poddawanych badaniom wynika z dodawania do akceptowanego zakresu badań nowych układów, poszerzających siłę dyskryminacji analiz. Uczestnicząc w atestacji regularnie od ośmiu lat, możemy stwierdzić, że tendencja wzrostowa liczby laboratoriów biorących udział w teście i liczby krajów utrzymuje się. Od kilku lat nie zmieniła się natomiast lista układów STR, które można poddać badaniom w ramach atestacji – dostępne i znane systemy osiągnęły siłę dyskryminacji wystarczającą do rozwiązania większości problemów stawianych przed genetyką sądową. Główny nurt badań skierowany jest w stronę zwiększania czułości analiz, poprawiania wydajności namnażania zdegradowanego DNA i poprawy skuteczności analizy w przypadku próbek zawierających trudne do usunięcia substancje blokujące reakcje biochemiczne stosowane w badaniach genetycznych.
GEDNAP w kolejnych latach Genetyka i Prawo 15
KONTAKT: Prof. dr hab. med. Karol Śliwka kierownik Katedry Medycyny Sądowej > kizmedsad@cm.umk.pl
Dr hab. Tomasz Grzybowski kierownik Zakładu Genetyki Molekularnej i Sądowej genetyczne badania ojcostwa i inne badania pokrewieństwa, identyfikacja szczątków ludzkich, badania pokrewieństwa w linii żeńskiej (mtDNA), badania pochodzenia ewolucyjnego linii żeńskiej
> tgrzyb@cm.umk.pl
Dr Marcin Woźniak genetyczna identyfikacja śladów biologicznych, badania pokrewieństwa w linii męskiej (chromosom Y), badania pochodzenia ewolucyjnego linii męskiej
> marcinw@cm.umk.pl
Dr Jarosław Bednarek badania morfologiczno-porównawcze włosów, antropologia sądowa
> bednarek@cm.umk.pl
Katedra Medycyny Sądowej Collegium Medicum UMK Zakład Genetyki Molekularnej i Sądowej ul. Marii Skłodowskiej-Curie 9, 85-094 Bydgoszcz tel. 052. 585.35.52 fax 052. 585.35.53 > kizmedsad@cm.umk.pl