INGENIERÍA GENÉTICA

ADN FORENSE

Seminario Ingeniería Genética

Claudia Pérez Cumbreño Marta Zhen Sánchez Gallego Ana María Roblas Moreno

Índice

1. El ADN en la investigación forense
2. Perfiles genéticos
3. Tipos de ADN utilizados en el ámbito forense
4. Metodología de investigación
5. Polimorfismos del ADN
6. Papel de la ascendencia biogeográfica en la investigación forense humana
7. Tecnologías de secuenciación
8. Aplicaciones de la genética forense humana
9. Desarrollo de nuevas técnicas

El ADN en la investigación forense

El ADN es utilizado en los laboratorios fundamentalmente para:

• La identificación de vestigios biológicos de interés en la investigación criminal de diversos delitos.
• La identificación de restos humanos y personas desaparecidas.
• La investigación biológica de la paternidad y otras relaciones de parentesco.

Los análisis de ADN forense suelen tener dos usos principales:

• La identificación genética
• El establecimiento de parentesco genético.

Perfil genético

No es más que un patrón de fragmentos cortos de ADN, característicos de cada individuo, que están ordenados según su tamaño

Tipos de ADN utilizados en el ámbito forense

ADN nuclear

ADN del cromosoma Y

ADN mitocondrial

ADN nuclear

Son los que más información nos darán en cuanto a la identidad de la muestra. Las características más importantes del ADN nuclear para identificación humana son:

Único para cada persona (excepto gemelos univitelinos). Grados de parentesco. Determinación del sexo. Regiones tipo STR y SNP.

ADN mitocondrial

Mayor cantidad de copias de ADNmt que de ADN nuclear. Se hereda única e íntegramente de la madre. Las características básicas que lo hacen útil en investigación forense y antropológica son:

Elevado número de copias por célula. Su pequeño tamaño. Regiones hipervariables (HSV1 y HSV2).

ADN del cromosoma Y

Sólo es posible identificar linajes paternos mediante el estudio de su cromosoma Y, mientras que no es posible identificar individuos.

Común para todos los individuos pertenecientes al mismo linaje paterno (al igual que ocurre con el ADNmt).

Problemas que derivan de las características hereditarias del cromosoma Y

En un estudio de paternidad, no sirve para determinar siun hombre es padre de una mujer.

Metodología de investigación

Amplificación de las regiones variables de interés utilizando PCR

Extracción y purificación del ADN

Cuantificación del ADN

Comparación de los perfiles genéticos obtenidos e interpretación de los resultados

Separación por electroforesis y detección de los segmentos de ADN marcados

1. Extracción del ADN

1. Aislar el ADN 2. Obtener suficiente cantidad y con una calidad aceptable

2. Cuantificación del ADN

Métodos para estimar la concentración de ADN: - Espectrofotometría - Fluorimetría - qPCR - PCR - Electroforesis en gel

3. PCR

La reacción en cadena de la polimerasa (PCR) es una técnica de laboratorio que permite la producción (amplificación) rápida de millones a miles de millones de un segmento específico de ADN, que así se podrá estudiar en mayor detalle.

Para la PCR estándar, todo lo que se necesita es una polimerasa de ADN, magnesio, nucleótidos (dNTPs), primers, el template de ADN a amplificar y un termociclador.

Pasos:

• Desnaturalización

• Annealing

• Extensión

Metodología de investigación

Amplificación de las regiones variables de interés utilizando PCR

Extracción y purificación del ADN

Cuantificación del ADN

Comparación de los perfiles genéticos obtenidos e interpretación de los resultados

Separación por electroforesis y detección de los segmentos de ADN marcados

Polimorfismos

Los polimorfismos utilizados en la génetica forense son:

• STRs (Short Tandem Repeats)
• SNPs (Single Nucleoittide Polymorphisms)

Metodología

Multiplexing

Permite obtener más información empleando una menor cantidad de muestra.

Papel de la ascendencia biogeográfica en la investigación forense humana

ADN Phenotyping

ADN Intelligence

Inferencia de características externas visibles

Inferencia de características del donante de un vestigio biológico a través del ADN contenido en el propio vestigio.

Predicción de ancestralidad biogeográfica

Los marcadores informativos de ancestralidad reflejan la estructura genética de las poblaciones humanas

ADN Intelligence

AIMs (Ancestry Informative Markers)

Marcadores de linaje

Utilizados para rastrear la ascendencia materna o paterna de un individuo.

• Polimorfismos del cromosoma Y (linaje paterno)

• ADN mitocondrial (linaje materno)

Sirven para asignar un grupo ancestral. Los AIM-SNP son los marcadores que proporcinan mejores resultados para el anális del origen biogeográfico

Bases de datos poblacionales

Proyecto Genoma Humano

base de datos poblacionales más extensa de carácter público

Sistemas estadísticos para el análisis de la ancestralidad biogeográfica

• Análisis bayesiano

• Análisis de componentes principales

• STRUCTURE

ADN phenotyping

Sexo

Pigmentación de los ojos

Pigmentación del pelo

Pigmentación de la piel

Predicción de otras características externas visibles

Indel del gen de la amelogenina (diferencia de 6 pb entre el cromosoma X y el Y)

Modelos predictivos en desarrollo:

• Morfología del pelo
• Patrones de calvicie
• Altura
• Morfología facial

Tecnologías de secuenciación

• Secuenciación masiva en paralelo (MPS)

• Preparación del ADN para la secuenciación mediante MPS

• Metodología de secuenciación MPS

Aplicaciones de la genética forense humana

• Pruebas de parentesco
• Identificación individual
• Ancestralidad biogeográfica

ADN degradado

Los Mini STRs aumentan la probabilidad de éxito de amplificación en muestras de ADN degradado; sin embargo tienen la desventaja de que se pueden detectar simultáneamente un menor número de marcadores.

DESARROLLO DE NUEVAS TÉCNICAS

Fenotipo forense del ADN

Secuenciación masiva en paralelo

Epigenética y análisis de metilación del ADN

Identificación de fluidos corporales

Secuenciación masiva en pararelo

Las tecnologías MPS ofrecen importantes ventajas en el ámbito forense, ya que:

• Permiten la secuenciación de múltiples marcadores en un solo ensayo.
• Aumentan la discriminación
• Mejoran la capacidad de

analizar muestras de ADN limitadas o degradadas.

Identificación de fludios corporales

La identificación de fluidos corporales se ha llevado a cabo mediante el análisis del ARN. Para el análisis del ARN a menudo se utilizan técnicas como la transcripción inversa de ARN (RT-PCR) o la PCR cuantitativa en tiempo real (RT-qPCR).

Fenotipado forense del ADN

Se centra en la predicción de rasgos de pigmentación humana y sl identificar y analizar los SNPs relacionados con esos rasgos, se pueden hacer predicciones sobre la apariencia física de un individuo a partir de una muestra de ADN.

Epigenética y análisis de metilación del ADN

La investigación en esta área se ha centrado en la estimación de la edad y en la identificación del tipo de tejido

Bibliografía

• https://minerva.usc.es/xmlui/handle/10347/15420
• https://sebbm.es/rincon-del-aula/adn-forense-investigacion-criminal-y-busqueda-de-desaparecidos/
• doi: 10.1042/ETLS20200304
• doi: 10.1007/s13258-023-01387-5

gracias POR VUESTRA ATENCIÓN

Elongación

La polimerasa copia la cadena molde elongando los primers, proceso que habitualmente se realiza a 72°C (temperatura óptima del enzima).

Annealing

Los primers hibridan con la secuencia molde a una temperatura óptima que depende de la longitud y secuencia de los mismos y que suele estar en torno a los 60°C.

Desnaturalización

En este paso las cadenas de la doble hélice de ADN se separan entre sí. A 96ºC