Kartierung der forensischen Marker in der Rechtsmedizin S. Lieske Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Kartierung der forensischen Kartierung der forensischen Marker in der RechtsmedizinMarker in der Rechtsmedizin

S. Lieske

Institut für Rechtsmedizin

der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Institut für Rechtsmedizin der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Geschichte

HIPPOKRATES (460 - 377 v. Chr.)

„Der Samen geht von dem gesamten Körper aus, gesunder von gesunden Teilen; kranker von kranken Teilen. Wenn nun von den Kahlköpfigen Kahlköpfige, von den Blauäugigen Blauäugige, von den Schielenden Schielende in der Regel gezeugt werden; und bei andern körperlichen Gebrechen dasselbe Gesetz obwaltet, was hindert da, dass von Langköpfigen Langköpfige gezeugt werden?„

ARISTOTELES (384 - 322 v. Chr.)

Die Kinder werden ihren Eltern ähnlich geboren, sowohl am ganzen Körper als auch an einzelnen Teilen. Und zwar zeigt sich die Ähnlichkeit nicht nur in angeborenen, sondern auch in erworbenen Eigenschaften. Denn es ist vorgekommen, dass, wenn Eltern Narben hätten, die Kinder sie an derselben Stelle und in derselben Form aufwiesen. In Chalkedon z.B. zeigte sich bei einem Kind eines Vaters, der eine Brandmarke am Arm hatte, derselbe Buchstabe, nur nicht mehr so scharf ausgeprägt, sondern verschwommen."


Geschichte

• Wissenschaftlich erstmals 1926 in Wien

– Anthropologisches Gutachten

• Äußere Merkmale

• Hinterkopfaufnahmen

• Kieferwinkelbreiten

• 23. April 1931 Verfügung des Obersten Wiener Gerichtshofs

– Fehlen einer erbbiologischen Untersuchung in einem Vaterschaftsprozess sei Verfahrensfehler

• Dunkle Epoche während nationalsozialistischer Zeit

– „Arierparagraph“ ab 1933

– „Amt für Rasseforschung“

Untersuchungen polygen bedingterMerkmale führen zu unsicheren und vielfach falschen Ergebnissen

Gregor Johann Mendel (1822-1884)- Kreuzexperimente mit Pisum sativum- „Mendelsche Regeln“- „Vater der Genetik“

Geschichte


Karl Landsteiner (1868- 1943)– Entdecker des A-,B,-0-Blutgruppensystems

– Entdeckung des Rhesusfaktors (Rh+, Rh-)

– 1930 Nobelpreis

• Blutgruppensysteme fast 50 Jahre dominierend

• Im Verlauf Entdeckung weiterer polymorpher Blutgruppensysteme

Geschichte


Erythrozyten- Systeme

1900 Erytrozytäre, durch Antigen-Antikörper- Reaktion nachweisbare Merkmale

Jahr

A, B, 0

AB 1902

A1 A2 1911

2 Allel-Theorie 1924

MN P 1927

RH 1940

CcCW D Ee 1945

Kk Lu 1946

S 1947

Se/se Le a/b 1948

s 1951

Fy(a) Fy (b) 1953

Jk(a) Jk (b) 1953

2000

Krause, D. 1999

• Serumelektrophorese (1955 Smithies)

• erster Serummarker: Haptoglobin (Hp1, Hp2 primär)

Geschichte


Erythrozyten- Systeme

1900 Protein- Systeme Jahr

HP 1955

Gm 1956

Gc (Tf) (1957) 1959

Ag Lp

C3 = Pt 1968/69

Or

Km 1973

C2/4/6/8 Bf Pi

Gc, Tf, Pi (IEF) PLG

2000

Krause, D. 1999

• Erythrozytäre Enzympolymorphismen

• Erweiterung der Untersuchungs- und Ausschlussmöglichkeiten

Geschichte


1900 Erythrozytäre Enzympolymorphismen Jahr

SEP 1963

6 PDG

PGM 1964

ADA, AK

GPT 1971

PGM (IEF) ESD 1973

GLO 1975

2000 Enzym- Systeme

Krause, D. 1999

Geschichte


Thomas Hunt Morgan (1866- 1945)- Experimente mit Drosophila- Aufkläung der genetischen Kopplung- Entdeckung des Crossing-overs- Erste Chromosomenkarte- 1933 Nobelpreis

Geschichte

Oswald Theodore Avery (1877- 1955)- Desoxyribonukleinsäure als Träger der Erbsubstanz- zusammen mit Colin M. McLeod und Maclyn McCarthy- Im Laufe seiner Studien an Pneumokokken


Francis Harry Compton Crick (1916 – 2004)

James Dewey Watson (*1928)– 1953 – räumliches DNA- Bild


Geschichte

Prof. Sir Alec Jeffreys (*1950)- 1984 erster „DNA- Fingerprint“ als „Zufallsprodukt“- Zunächst Verwendung durch britische

Einwanderungsbehörde- Später auch zur Tätersuche/ -überführung

Dr. Edward Southern- 1975 Southern Blotting- Visualisierung als Bandenmuster- radioaktive Exposition

- oder alternative Methoden (z.B. lichtemmittierende

Markierung)


DNA- Polymorphismen

Polymorphismen

- Untersch. Anzahl von Tandem repeats

- nahezu identische DNA- Blöcke

- Mutabilität

- z.B. durch ionisierende Strahlung (Hermann Joseph Muller - 1926)

- z.B. Replikationsfehler

- In codierenden und nichtcodierenden Abschnitten

- Struktur- und Längenunterschiede

Minisatelliten

(VNTRs)

Microsatelliten

(STRs)

SNP

Nucleotidaustausch

RFLPs

DNA- Chips

SNAP- Shots

Repeatvarianten

Satelliten

MLS (multi locus systeme)

SLS (single locus systeme)

PCR- Systeme


Nachweis von Polymorphismen

RFLPs(restriction fragment length polymorphisms)

PCR(polymerase chain reaction)

• Restriktionsenzyme

• elekrophoretische Auftrennung

• Southern-Blot (früher mit radioaktiven DNA- Sonden)

• gezielte Vermehrung von DNA- Abschnitten

• Viele Loci gleichzeitig möglich

(z.B.: Powerplex 16)

• Hohe DNA Mengen nötig (ca. 5- 10 μg)

• Hochmolekulare DNA

• Überlagerung mehrerer Proben

• geringe Spurenmengen nötig (ca. 0,2- 2 ng)

Nachteil


DNA- Polymorphismen

• Vielzahl polymorpher DNA- Marker → geeignete Auswahl möglich

– Gute Handhabbarkeit

• Internationale Nomenklatur (Repeatanzahl)

• Robuste Systeme

• Klare Ergebnisse (geringe Neigung zu Stotterbanden)

– Hohe forensische Effizienz

• Polymorphic information content (PIC)

• Power of discrimination (PD)

• AVACH

STR - Systeme


Leitlinien der Deutschen Gesellschaft für Abstammungsbegutachtung

• Mindestens 12 Systeme auf 10 Chromosomen:

• Normalerweise werden die beiden DNA- Systemkategorien verwendet.

Erythrozyten- Membranantigene

Serum- Proteinsysteme Erythrozyten- Enzymsysteme

HLA- System

DNA-Single-Locus-Polymorphismen

SLS- Systeme STR- Systeme

AB0MNSsRH (Rhesus)JK (Kidd)FY (Duffy)

GC (Group-specific component)PI (Alpha-1-Antitrypsin)F13B (Faktor-13B)HP (Haptoglobin)A2HS (Alpha-2-HS)ORM (Orosomucoid)TF (Transferrin)PLG (Plasminogen)BF (Properidin-Faktor B)C3 (3. Komplement- komponente)

PGM1 (Phospho-glucomutase-1)ACP (Acid phosphatase)GPT (Glutamat- Pyruvat- Transaminase)GLO (Glyoxalase)ESD (Esterase D)

Serologisch nachweisbare Antigene der weissen Blut- körperchen

z.B.:D14S13MS31MS43AMS8YNH24TPQ7

D3S1358FGAACTBP2D8S1179THO1VWFD18S51D21S11


Methodik – Medline Recherche

• 1990 - 2003

Forensic Science Journal of International Journal

International Forensic Science of Legal Medicine

• Proceedings der ISFH

• Suche mit dem Medline- System und PubMed

Methodik - Gendatenbanken

Genome Database: GDB– 1990 an der „John Hopkins University“ gegründet– 1999 vom „Bioinformatics Supercompuing Centre“ (BiSC) übernommen


National Center for Biotechnology Information: NCBI

- 1988 von C. Pepper als Teil der „National Library of Medicine“ gegründet

- umfangreiches System

www.gdb.org

www.ncbi.nlm.nih.gov

Methodik - Gendatenbanken


Center for Medical Genetics: CFMG– 1994 als Teil der privaten „Marshfield Medical Research Foundation“– Schwerpunkt in der Suche nach krankheitsverursachenden Genen

http://research.marshfieldclinic.org/genetics/

www.chlc.org

Cooperative Human Linkage Centre: CHLC– Staatlich unterstütztes Genom- Zentrum– Unter der Leitung von Jeffrey C. Murray


Methodik RH- Mapping

• Unklare Datenlage für SE33, D3S1358 und D7S1517

– SE33:

• Hochpolymorphes System (79 Allele für deutsche Population)

• Hohe Diskriminationskraft (PD) und AVACH

• Eigentlicher Name ACTBP2 (human beta-actin related pseudogene H-beta-Ac-psi-2)

• von GDB unter ACTBP8 geführt (ACTBP2 → Chromosom 5)

• von NCBI dem Chromosom 6 zugeordnet

– keine Angaben für D7S1517 und D3S1358

Lagebestimmung durch RH- Mapping



• Erzeugung von Chromosomenbruchstücken

• Fusionierung mit Hamsterzellen (Hybridzellen)

• Stanford G3 Radiation Hybrid Pannel RH01 (83 Proben)

• Untersuchung mittels PCR und Southern- Blot → Retentionsprofil



D3S1358

0000010000000000000100000000000000100000010001100010000000000001010000100R001000000

This email message has been sent automatically by the StanfordHuman Genome Center RHserver in response to your submission.Duplicate markers are indicated with a (D) after the marker name,a LOD score is now given for duplicates.

Reference Number: D3s1558Stanford RH Panel: G3Lowest LOD Reported: 4Chromosome Value: 0

Results for G3.exampl-----------------------------------------SubmittedVector:0000010000000000000100000000000000100000010001100010000000000001010000100R001000000# SHGCNAME CHROM# LOD_SCORE DIST.(cRs)1 SHGC-79299(D) 3 14.04 0Vector:000001000000000000010000000000000010000001000110001000000000000101000010010010000002 SHGC-21606(D) 3 14.04 0Vector:0000010000000000000100000000000000100000010001100010000000000001010000100R0010000003 SHGC-10592(D) 3 14.04 0Vector:00000100000000000001000000000000001000000100011000100000000000010100001001001000000The number of markers searched was 9817.Thank you for using the SHGC RHSERVER.



D3S1358



D7S1517

00000110000000000000000000101000100000000000000100001000000000010100010000000000000

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Reference Number:Stanford RH Panel: G3Lowest LOD Reported: 4Chromosome Value: 0

Results for D7S1517-----------------------------------------SubmittedVector:00000110000000000000000000101000100000000000000100001000000000010100010000000000000# SHGCNAME CHROM# LOD_SCORE DIST.(cRs)1 SHGC-22049 7 6.38 32Vector:00000110000000000000000000101000100000000000000100100000R0000001010100000R0000000102 SHGC-1916 7 6.28 29Vector:000000100000000000000000001010001000000000000001R00000000000000101000000000000001003 SHGC-772 7 5.51 46Vector:00000110000000000000000000101000100001000000000110101000100000010101000001000000010The number of markers searched was 9817.Thank you for using the SHGC RHSERVER.



D7S1517



Se33

01000001000000001100000000100000000000000000000001100000001100010110010111001000000 This email message has been sent automatically by the StanfordHuman Genome Center RHserver in response to your submission.Duplicate markers are indicated with a (D) after the marker name,a LOD score is now given for duplicates.

Reference Number:Stanford RH Panel: G3Lowest LOD Reported: 4Chromosome Value: 0

Results for G3.se33-----------------------------------------SubmittedVector:01000001000000001100000000100000000000000000000001100000001100010110010111001000000# SHGCNAME CHROM# LOD_SCORE DIST.(cRs)1 RH111861 6 13.79 9Vector:010000010000000011000000000000000000000000000000011000000010000101100101110010000002 SHGC-103889 6 12.69 13Vector:010000010000000011000000000000000000000000000000011000000010010101100101110010000003 SHGC-79338 6 12.10 13Vector:01000001000000001100000000000000000000000000000001100000001000010110010111000000000The number of markers searched was 9817.Thank you for using the SHGC RHSERVER



Se33


Methodik

• Zum jetzigen Zeitpunkt wäre Arbeit einfacher zu erstellen.

http://www.ensembl.org/Homo_sapiens/


Methodik


Ergebnisse – Chromosom 3

NCBI ___________ nicht abgefragt: * GDB - - - - - - keine Angaben: Ø(G) Genethon, (S) Sanger Centre, (WT) WTCHG, (W) Whitehead, (U) UC, (F) Stanford, (M) Marshfield, (C) CHLC, (R) Rockefeller (§) Bacher et. al. 2000 (Publikation) ($) Werte stehen z.T. in Konflikt mit Angaben anderer Gendatenbanken
















Ergebnisse – Chromosom 18 und 21




Ergebnisse - Demonstrationsbeispiel

• In der Regel Kombination von Markern auf unterschiedlichen Chromosomen

• Wenn mehrere Marker eines Chromosoms, dann Klärung der Lokalisation unumgänglich

• Nur bei gesicherter unabhängiger Vererbung kombinierte Anwendung

• Jedoch bei eng gekoppelten Markern Aufklärung von Defizienzfällen über mehrere Generationen möglich (Bsp.: Rh-Locus)

Zusammenfassung



Aktuelle Bedeutung

„Hier sitzen Männer, vom Zweifel geplagt…“

BILD Zeitung

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