El perfil de ADN (también llamado huella genética o huella genética ) es el proceso de determinar las características del ácido desoxirribonucleico ( ADN ) de un individuo . El análisis de ADN destinado a identificar una especie, en lugar de un individuo, se denomina código de barras de ADN .
El perfil de ADN es una técnica forense en las investigaciones criminales que compara los perfiles de los sospechosos con las pruebas de ADN para evaluar la probabilidad de su participación en el crimen. [1] [2] También se utiliza en pruebas de paternidad , [3] para establecer la elegibilidad para la inmigración, [4] y en la investigación genealógica y médica. El perfil de ADN también se ha utilizado en el estudio de poblaciones animales y vegetales en los campos de la zoología, la botánica y la agricultura. [5]
A partir de la década de 1980, los avances científicos permitieron el uso del ADN como material para la identificación de un individuo. La primera patente que cubría el uso directo de la variación del ADN con fines forenses (US5593832A [6] [7] ) fue presentada por Jeffrey Glassberg en 1983, basándose en el trabajo que había realizado mientras estaba en la Universidad Rockefeller de los Estados Unidos en 1981.
El genetista británico Sir Alec Jeffreys desarrolló de forma independiente un proceso de elaboración de perfiles de ADN en 1985 mientras trabajaba en el Departamento de Genética de la Universidad de Leicester . Jeffreys descubrió que un examinador de ADN podía establecer patrones en ADN desconocido. Estos patrones eran parte de los rasgos heredados que podían usarse para avanzar en el campo del análisis de relaciones. Estos descubrimientos condujeron al primer uso de la elaboración de perfiles de ADN en un caso penal. [8] [9] [10] [11]
El proceso, desarrollado por Jeffreys en colaboración con Peter Gill y Dave Werrett del Servicio de Ciencias Forenses (FSS), se utilizó por primera vez en el ámbito forense para resolver el asesinato de dos adolescentes que habían sido violadas y asesinadas en Narborough, Leicestershire, en 1983 y 1986. En la investigación del asesinato, dirigida por el detective David Baker, el ADN contenido en muestras de sangre obtenidas voluntariamente de unos 5.000 hombres locales que ayudaron voluntariamente a la policía de Leicestershire con la investigación, dio como resultado la exoneración de Richard Buckland, un sospechoso inicial que había confesado uno de los crímenes, y la posterior condena de Colin Pitchfork el 2 de enero de 1988. Pitchfork, un empleado de una panadería local, había obligado a su compañero de trabajo Ian Kelly a sustituirlo cuando proporcionó una muestra de sangre; Kelly luego utilizó un pasaporte falso para hacerse pasar por Pitchfork. Otro compañero de trabajo denunció el engaño a la policía. Pitchfork fue arrestado y su sangre fue enviada al laboratorio de Jeffreys para su procesamiento y elaboración de un perfil. El perfil de Pitchfork coincidía con el ADN dejado por el asesino, lo que confirmó la presencia de Pitchfork en ambas escenas del crimen; se declaró culpable de ambos asesinatos. [12] Después de algunos años, una empresa química llamada Imperial Chemical Industries (ICI) presentó el primer kit disponible comercialmente en el mundo. A pesar de ser un campo relativamente reciente, tuvo una influencia global significativa tanto en el sistema de justicia penal como en la sociedad. [13]
Aunque el 99,9% de las secuencias de ADN humano son las mismas en cada persona, una cantidad suficiente del ADN es diferente como para que sea posible distinguir a un individuo de otro, a menos que sean gemelos monocigóticos (idénticos) . [14] El perfil de ADN utiliza secuencias repetitivas que son altamente variables, [14] llamadas repeticiones en tándem de número variable (VNTR), en particular repeticiones en tándem cortas (STR), también conocidas como microsatélites y minisatélites . Los loci VNTR son similares entre individuos estrechamente relacionados, pero son tan variables que es poco probable que individuos no relacionados tengan los mismos VNTR.
Antes de los VNTR y los STR, personas como Jeffreys utilizaban un proceso llamado polimorfismo de longitud de fragmentos de restricción (RFLP, por sus siglas en inglés) . Este proceso utilizaba regularmente grandes porciones de ADN para analizar las diferencias entre dos muestras de ADN. El RFLP fue una de las primeras tecnologías utilizadas en la elaboración y el análisis de perfiles de ADN. Sin embargo, a medida que la tecnología evolucionó, surgieron nuevas tecnologías, como el STR, que reemplazaron a tecnologías más antiguas como el RFLP. [15]
La admisibilidad de las pruebas de ADN en los tribunales fue objeto de controversia en los Estados Unidos en los decenios de 1980 y 1990, pero desde entonces ha pasado a ser aceptada de forma más universal gracias a la mejora de las técnicas. [16]
Cuando se obtiene una muestra como sangre o saliva , el ADN es solo una pequeña parte de lo que está presente en la muestra. Antes de que el ADN pueda analizarse, debe extraerse de las células y purificarse. Hay muchas formas de lograr esto, pero todos los métodos siguen el mismo procedimiento básico. Las membranas celulares y nucleares deben romperse para permitir que el ADN esté libre en solución. Una vez que el ADN está libre, puede separarse de todos los demás componentes celulares. Después de que el ADN se haya separado en solución, los restos celulares restantes pueden eliminarse de la solución y descartarse, dejando solo ADN. Los métodos más comunes de extracción de ADN incluyen la extracción orgánica (también llamada extracción con fenol cloroformo ), [17] extracción Chelex y extracción en fase sólida . La extracción diferencial es una versión modificada de la extracción en la que el ADN de dos tipos diferentes de células se puede separar entre sí antes de purificarlo de la solución. Cada método de extracción funciona bien en el laboratorio, pero los analistas generalmente seleccionan su método preferido en función de factores como el costo, el tiempo involucrado, la cantidad de ADN obtenido y la calidad del ADN obtenido. [18]
RFLP significa polimorfismo de longitud de fragmentos de restricción y, en términos de análisis de ADN, describe un método de prueba de ADN que utiliza enzimas de restricción para "cortar" el ADN en secuencias cortas y específicas en toda la muestra. Para comenzar el procesamiento en el laboratorio, la muestra primero debe pasar por un protocolo de extracción, que puede variar según el tipo de muestra o los procedimientos operativos estándar (SOP) del laboratorio. Una vez que el ADN se ha "extraído" de las células dentro de la muestra y se ha separado de los materiales celulares extraños y cualquier nucleasa que pueda degradar el ADN, la muestra se puede introducir en las enzimas de restricción deseadas para cortarla en fragmentos discernibles. Después de la digestión enzimática, se realiza un Southern Blot. Los Southern Blots son un método de separación basado en el tamaño que se realiza en un gel con sondas radiactivas o quimioluminiscentes. RFLP se puede realizar con sondas de un solo locus o de múltiples locus (sondas que se dirigen a una ubicación en el ADN o a múltiples ubicaciones en el ADN). La incorporación de sondas multilocus permitió un mayor poder de discriminación para el análisis, sin embargo, completar este proceso podría llevar desde varios días hasta una semana para una muestra debido a la gran cantidad de tiempo que requiere cada paso para la visualización de las sondas.
Esta técnica fue desarrollada en 1983 por Kary Mullis. Actualmente, la PCR es una técnica común e importante que se utiliza en los laboratorios de investigación médica y biológica para una variedad de aplicaciones. [19]
La PCR, o reacción en cadena de la polimerasa, es una técnica de biología molecular ampliamente utilizada para amplificar una secuencia de ADN específica.
La amplificación se consigue mediante una serie de tres pasos:
1- Desnaturalización : En este paso, el ADN se calienta a 95 °C para disociar los enlaces de hidrógeno entre los pares de bases complementarios del ADN de doble cadena.
2-Recocido : durante esta etapa, la reacción se enfría a 50-65 °C . Esto permite que los cebadores se adhieran a una ubicación específica en el ADN monocatenario mediante enlaces de hidrógeno.
3-Extensión : En este paso se utiliza habitualmente una ADN polimerasa termoestable, la Taq polimerasa. Esto se realiza a una temperatura de 72 °C . La ADN polimerasa añade nucleótidos en la dirección 5'-3' y sintetiza la cadena complementaria de la plantilla de ADN.
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El sistema de elaboración de perfiles de ADN utilizado hoy en día se basa en la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) y utiliza secuencias simples. [9]
En cada país se utilizan distintos sistemas de perfilación de ADN basados en STR. En América del Norte, los sistemas que amplifican los 20 loci centrales del CODIS [21] son casi universales, mientras que en el Reino Unido se utiliza el sistema de 17 loci de ADN y en Australia se utilizan 18 marcadores centrales. [22]
El verdadero poder del análisis STR reside en su poder estadístico de discriminación. Debido a que los 20 loci que se utilizan actualmente para la discriminación en CODIS están clasificados de forma independiente (tener una cierta cantidad de repeticiones en un locus no cambia la probabilidad de tener cualquier cantidad de repeticiones en cualquier otro locus), se puede aplicar la regla del producto para las probabilidades . Esto significa que, si alguien tiene el tipo de ADN de ABC, donde los tres loci eran independientes, entonces la probabilidad de que ese individuo tenga ese tipo de ADN es la probabilidad de tener el tipo A multiplicada por la probabilidad de tener el tipo B multiplicada por la probabilidad de tener el tipo C. Esto ha dado como resultado la capacidad de generar probabilidades de coincidencia de 1 en un quintillón (1x10 18 ) o más. [ se necesita más explicación ] Sin embargo, las búsquedas en bases de datos de ADN mostraron coincidencias de perfiles de ADN falsas mucho más frecuentes de lo esperado. [23]
Debido a la herencia paterna, los haplotipos Y proporcionan información sobre la ascendencia genética de la población masculina. Para investigar esta historia poblacional y proporcionar estimaciones de frecuencias de haplotipos en casos criminales, se creó en 2000 la "base de datos de referencia de haplotipos Y (YHRD)" como un recurso en línea. Actualmente comprende más de 300.000 haplotipos mínimos (8 locus) de poblaciones de todo el mundo. [24]
El ADNmt se puede obtener de materiales como tallos de cabello y huesos y dientes viejos. [25] Mecanismo de control basado en el punto de interacción con los datos. Esto se puede determinar mediante la colocación de herramientas en la muestra. [26]
Cuando la gente piensa en el análisis de ADN, a menudo piensa en programas de televisión como NCIS o CSI , que muestran muestras de ADN que llegan a un laboratorio y se analizan instantáneamente, seguidas de la obtención de una fotografía del sospechoso en cuestión de minutos. Sin embargo, la realidad es bastante diferente y, a menudo, no se recogen muestras de ADN perfectas de la escena de un crimen. Las víctimas de homicidio con frecuencia quedan expuestas a duras condiciones antes de ser encontradas, y los objetos que se utilizan para cometer delitos a menudo han sido manipulados por más de una persona. Los dos problemas más frecuentes que encuentran los científicos forenses al analizar muestras de ADN son las muestras degradadas y las mezclas de ADN. [27]
Antes de que existieran los métodos modernos de PCR, era casi imposible analizar muestras de ADN degradado. Métodos como el polimorfismo de longitud de fragmentos de restricción (RFLP), que fue la primera técnica utilizada para el análisis de ADN en la ciencia forense, requerían ADN de alto peso molecular en la muestra para obtener datos confiables. Sin embargo, el ADN de alto peso molecular falta en las muestras degradadas, ya que el ADN está demasiado fragmentado para realizar el RFLP con precisión. Fue solo cuando se inventaron las técnicas de reacción en cadena de la polimerasa que se pudo realizar el análisis de muestras de ADN degradado. La PCR multiplex en particular hizo posible aislar y amplificar los pequeños fragmentos de ADN que aún quedan en las muestras degradadas. Cuando se comparan los métodos de PCR multiplex con los métodos más antiguos como el RFLP, se puede ver una gran diferencia. La PCR multiplex teóricamente puede amplificar menos de 1 ng de ADN, pero el RFLP tenía que tener al menos 100 ng de ADN para poder realizar un análisis. [28]
El ADN de baja plantilla puede ocurrir cuando hay menos de 0,1 ng ( [29] ) de ADN en una muestra. Esto puede conducir a más efectos estocásticos (eventos aleatorios) como la pérdida o la incorporación de alelos que pueden alterar la interpretación de un perfil de ADN. Estos efectos estocásticos pueden conducir a la amplificación desigual de los 2 alelos que provienen de un individuo heterocigoto. Es especialmente importante tener en cuenta el ADN de baja plantilla cuando se trata de una mezcla de muestras de ADN. Esto se debe a que para uno (o más) de los contribuyentes en la mezcla, es más probable que tengan menos de la cantidad óptima de ADN para que la reacción de PCR funcione correctamente. [30] Por lo tanto, se desarrollan umbrales estocásticos para la interpretación del perfil de ADN. El umbral estocástico es la altura mínima del pico (valor RFU), que se ve en un electroferograma donde se produce la pérdida. Si el valor de la altura del pico está por encima de este umbral, entonces es razonable asumir que no se ha producido la pérdida alélica. Por ejemplo, si solo se ve 1 pico para un locus particular en el electroferograma pero su altura de pico está por encima del umbral estocástico, entonces podemos asumir razonablemente que este individuo es homocigoto y no le falta su alelo asociado heterocigoto que de otra manera habría desaparecido debido a tener ADN de plantilla baja. La desaparición de alelos puede ocurrir cuando hay ADN de plantilla baja porque hay tan poco ADN para empezar que en este locus el contribuyente a la muestra de ADN (o mezcla) es un verdadero heterocigoto pero el otro alelo no se amplifica y, por lo tanto, se perdería. La incorporación de alelos [31] también puede ocurrir cuando hay ADN de plantilla baja porque a veces el pico tartamudeado puede amplificarse. El tartamudeo es un artefacto de la PCR. Durante la reacción de PCR, la ADN polimerasa entrará y agregará nucleótidos del cebador, pero todo este proceso es muy dinámico, lo que significa que la ADN polimerasa está constantemente uniendo, desprendiendo y luego volviendo a unirse. Por lo tanto, a veces la ADN polimerasa se unirá nuevamente en la repetición corta en tándem que se encuentra frente a ella, lo que genera una repetición corta en tándem que tiene una repetición menos que la plantilla. Durante la PCR, si la ADN polimerasa se une a un locus en stutter y comienza a amplificarlo para generar muchas copias, este producto de stutter aparecerá aleatoriamente en el electroferograma, lo que generará una inserción alélica.
En los casos en que las muestras de ADN se degradan, como si hay incendios intensos o todo lo que queda son fragmentos de huesos, las pruebas STR estándar en esas muestras pueden ser inadecuadas. Cuando las pruebas STR estándar se realizan en muestras altamente degradadas, los loci STR más grandes a menudo se eliminan y solo se obtienen perfiles de ADN parciales. Los perfiles de ADN parciales pueden ser una herramienta poderosa, pero la probabilidad de una coincidencia aleatoria es mayor que si se obtuviera un perfil completo. Un método que se ha desarrollado para analizar muestras de ADN degradadas es utilizar la tecnología miniSTR. En el nuevo enfoque, los cebadores están especialmente diseñados para unirse más cerca de la región STR. [32]
En las pruebas STR normales, los cebadores se unen a secuencias más largas que contienen la región STR dentro del segmento. Sin embargo, el análisis MiniSTR se dirige solo a la ubicación STR, lo que da como resultado un producto de ADN mucho más pequeño. [32]
Al colocar los cebadores más cerca de las regiones STR reales, hay una mayor probabilidad de que se produzca una amplificación exitosa de esta región. Ahora se puede producir una amplificación exitosa de esas regiones STR y se pueden obtener perfiles de ADN más completos. El éxito de que los productos de PCR más pequeños produzcan una mayor tasa de éxito con muestras altamente degradadas se informó por primera vez en 1995, cuando se utilizó la tecnología miniSTR para identificar a las víctimas del incendio de Waco. [33]
Las mezclas son otro problema común al que se enfrentan los científicos forenses cuando analizan muestras de ADN desconocidas o cuestionables. Una mezcla se define como una muestra de ADN que contiene dos o más contribuyentes individuales. [28] Esto puede ocurrir a menudo cuando se toma una muestra de ADN de un elemento que es manipulado por más de una persona o cuando una muestra contiene tanto el ADN de la víctima como el del agresor. La presencia de más de un individuo en una muestra de ADN puede dificultar la detección de perfiles individuales, y la interpretación de las mezclas debe ser realizada únicamente por personas altamente capacitadas. Las mezclas que contienen dos o tres individuos pueden interpretarse con dificultad. Las mezclas que contienen cuatro o más individuos son demasiado complicadas para obtener perfiles individuales. Un escenario común en el que a menudo se obtiene una mezcla es en el caso de agresión sexual. Se puede recolectar una muestra que contenga material de la víctima, las parejas sexuales consensuales de la víctima y el o los agresores. [34]
Las mezclas se pueden clasificar en tres categorías: tipo A, tipo B y tipo C. [35] Las mezclas de tipo A tienen alelos con alturas de pico similares en todas partes, por lo que no se puede distinguir a los contribuyentes entre sí. Las mezclas de tipo B se pueden deconvolucionar comparando las proporciones de altura de pico para determinar qué alelos se donaron juntos. Las mezclas de tipo C no se pueden interpretar de manera segura con la tecnología actual porque las muestras se vieron afectadas por la degradación del ADN o tenían una cantidad demasiado pequeña de ADN presente.
Al observar un electroferograma, es posible determinar el número de contribuyentes en mezclas menos complejas en función del número de picos ubicados en cada locus. En comparación con un perfil de fuente única, que solo tendrá uno o dos picos en cada locus, una mezcla es cuando hay tres o más picos en dos o más loci. [36] Si hay tres picos en un solo locus, entonces es posible tener un solo contribuyente que sea tri-alélico en ese locus. [37] Las mezclas de dos personas tendrán entre dos y cuatro picos en cada locus, y las mezclas de tres personas tendrán entre tres y seis picos en cada locus. Las mezclas se vuelven cada vez más difíciles de deconvolucionar a medida que aumenta el número de contribuyentes.
A medida que avanzan los métodos de detección en la elaboración de perfiles de ADN, los científicos forenses están viendo más muestras de ADN que contienen mezclas, ya que incluso el contribuyente más pequeño ahora puede detectarse mediante pruebas modernas. La facilidad con la que los científicos forenses pueden interpenetrar mezclas de ADN depende en gran medida de la proporción de ADN presente de cada individuo, las combinaciones de genotipos y la cantidad total de ADN amplificado. [38] La proporción de ADN es a menudo el aspecto más importante a considerar para determinar si una mezcla puede interpretarse. Por ejemplo, si una muestra de ADN tuviera dos contribuyentes, sería fácil interpretar perfiles individuales si la proporción de ADN aportado por una persona fuera mucho mayor que la de la segunda persona. Cuando una muestra tiene tres o más contribuyentes, se vuelve extremadamente difícil determinar perfiles individuales. Afortunadamente, los avances en la genotipificación probabilística pueden hacer posible ese tipo de determinación en el futuro. La genotipificación probabilística utiliza un software informático complejo para ejecutar miles de cálculos matemáticos para producir probabilidades estadísticas de genotipos individuales encontrados en una mezcla. [39]
Perfil de ADN en plantas:
El perfil de ADN de las plantas (huellas dactilares) es un método para identificar cultivares que utiliza técnicas de marcadores moleculares. Este método está ganando atención debido a los derechos de propiedad intelectual relacionados con el comercio (ADPIC) y el Convenio sobre la Diversidad Biológica (CDB). [40]
Ventajas del perfil de ADN vegetal:
La identificación, autenticación, distinción específica, detección de adulteración e identificación de fitocomponentes son posibles mediante la huella de ADN en plantas medicinales. [41]
Los marcadores basados en ADN son fundamentales para estas aplicaciones y determinan el futuro del estudio científico en farmacognosia. [41]
También ayuda a determinar los rasgos (como el tamaño de la semilla y el color de las hojas) que probablemente mejorarán la descendencia o no. [42]
Una de las primeras aplicaciones de una base de datos de ADN fue la compilación de una Concordancia de ADN Mitocondrial, [43] preparada por Kevin WP Miller y John L. Dawson en la Universidad de Cambridge de 1996 a 1999 [44] a partir de datos recopilados como parte de la tesis doctoral de Miller. Ahora existen varias bases de datos de ADN en todo el mundo. Algunas son privadas, pero la mayoría de las bases de datos más grandes están controladas por el gobierno. Estados Unidos mantiene la base de datos de ADN más grande , con el Sistema de Índice de ADN Combinado (CODIS) que contiene más de 13 millones de registros a mayo de 2018. [45] El Reino Unido mantiene la Base de Datos Nacional de ADN (NDNAD), que es de tamaño similar, a pesar de la menor población del Reino Unido. El tamaño de esta base de datos y su tasa de crecimiento están preocupando a los grupos de libertades civiles en el Reino Unido, donde la policía tiene amplios poderes para tomar muestras y retenerlas incluso en caso de absolución. [46] La coalición conservadora-liberal demócrata abordó parcialmente estas preocupaciones con la parte 1 de la Ley de Protección de las Libertades de 2012 , en virtud de la cual las muestras de ADN deben eliminarse si los sospechosos son absueltos o no acusados, excepto en relación con ciertos delitos (en su mayoría graves o sexuales). El discurso público en torno a la introducción de técnicas forenses avanzadas (como la genealogía genética utilizando bases de datos genealógicos públicos y enfoques de fenotipado de ADN) ha sido limitado, inconexo, desenfocado y plantea cuestiones de privacidad y consentimiento que pueden justificar el establecimiento de protecciones legales adicionales. [47]
La Ley Patriota de los Estados Unidos ofrece un medio para que el gobierno estadounidense obtenga muestras de ADN de presuntos terroristas. La información de ADN de los delitos se recopila y se deposita en la base de datos CODIS , que es mantenida por el FBI . CODIS permite a los funcionarios encargados de hacer cumplir la ley analizar muestras de ADN de delitos para encontrar coincidencias dentro de la base de datos, lo que proporciona un medio para encontrar perfiles biológicos específicos asociados con la evidencia de ADN recopilada. [48]
Cuando se establece una coincidencia a partir de un banco de datos de ADN nacional para vincular una escena del crimen con un delincuente que ha proporcionado una muestra de ADN a una base de datos, ese vínculo se suele denominar coincidencia fría . Una coincidencia fría es útil para remitir a la agencia policial a un sospechoso específico, pero tiene menos valor probatorio que una coincidencia de ADN realizada fuera del banco de datos de ADN. [49]
Los agentes del FBI no pueden almacenar legalmente el ADN de una persona que no haya sido condenada por un delito. El ADN obtenido de un sospechoso que no haya sido condenado posteriormente debe eliminarse y no introducirse en la base de datos. En 1998, un hombre que residía en el Reino Unido fue detenido acusado de robo. Se le extrajo ADN y se analizó, y más tarde fue puesto en libertad. Nueve meses después, el ADN de este hombre se introdujo accidental e ilegalmente en la base de datos de ADN. El nuevo ADN se compara automáticamente con el ADN encontrado en casos sin resolver y, en este caso, se descubrió que este hombre coincidía con el ADN encontrado en un caso de violación y agresión un año antes. El gobierno lo procesó entonces por estos delitos. Durante el juicio se solicitó que se eliminara de la prueba la coincidencia de ADN porque se había introducido ilegalmente en la base de datos. La solicitud se llevó a cabo. [50] El ADN del autor, obtenido de las víctimas de violación, puede almacenarse durante años hasta que se encuentre una coincidencia. En 2014, para abordar este problema, el Congreso amplió un proyecto de ley que ayuda a los estados a lidiar con "una acumulación" de pruebas. [51]
Bases de datos de perfiles de ADN en plantas:
PID:
PIDS (Plant International DNA-fingerprinting System) es un sistema internacional de huellas de ADN de plantas basado en software libre y servidor web de código abierto.
Gestiona enormes cantidades de datos de huellas dactilares de ADN de microsatélites, realiza estudios genéticos y automatiza la recopilación, el almacenamiento y el mantenimiento al tiempo que reduce el error humano y aumenta la eficiencia.
El sistema puede adaptarse a las necesidades específicas del laboratorio, lo que lo convierte en una herramienta valiosa para los cultivadores de plantas, la ciencia forense y el reconocimiento de huellas dactilares humanas.
Realiza un seguimiento de los experimentos, estandariza los datos y promueve la comunicación entre bases de datos.
También ayuda con la regulación de la calidad de las variedades, la preservación de los derechos de las variedades y el uso de marcadores moleculares en el mejoramiento al proporcionar estadísticas de ubicación, fusión, comparación y funciones de análisis genético. [52]
Cuando se utiliza RFLP , el riesgo teórico de una coincidencia es de 1 en 100 mil millones (100.000.000.000), aunque el riesgo práctico es en realidad de 1 en 1.000 porque los gemelos monocigóticos son el 0,2% de la población humana. [53] Además, la tasa de error de laboratorio es casi con certeza mayor que eso y los procedimientos de laboratorio reales a menudo no reflejan la teoría bajo la cual se calcularon las probabilidades de coincidencia. Por ejemplo, las probabilidades de coincidencia pueden calcularse en función de las probabilidades de que los marcadores en dos muestras tengan bandas exactamente en la misma ubicación, pero un trabajador de laboratorio puede concluir que los patrones de bandas similares pero no exactamente idénticos resultan de muestras genéticas idénticas con alguna imperfección en el gel de agarosa. Sin embargo, en ese caso, el trabajador de laboratorio aumenta el riesgo de coincidencia al expandir los criterios para declarar una coincidencia. Los estudios realizados en la década de 2000 citaron tasas de error relativamente altas, lo que puede ser motivo de preocupación. [54] En los primeros tiempos de la identificación genética, a veces no se disponía de los datos poblacionales necesarios para calcular con precisión una probabilidad de coincidencia. Entre 1992 y 1996, se establecieron límites arbitrarios y bajos para las probabilidades de coincidencia utilizadas en el análisis RFLP, en lugar de los más altos calculados teóricamente. [55]
Es posible utilizar el perfil de ADN como prueba de parentesco genético, aunque la solidez de la prueba varía de débil a positiva. Las pruebas que no muestran ningún parentesco son absolutamente seguras. Además, mientras que casi todos los individuos tienen un conjunto único y distinto de genes, hay individuos extremadamente raros, conocidos como " quimeras ", que tienen al menos dos conjuntos diferentes de genes. Ha habido dos casos de perfiles de ADN que sugirieron falsamente que una madre no tenía parentesco con sus hijos. [56]
El análisis funcional de los genes y sus secuencias codificantes ( marcos de lectura abiertos [ORF]) normalmente requiere que se exprese cada ORF, se purifique la proteína codificada, se produzcan anticuerpos, se examinen los fenotipos, se determine la localización intracelular y se busquen interacciones con otras proteínas. [57] En un estudio realizado por la empresa de ciencias biológicas Nucleix y publicado en la revista Forensic Science International , los científicos descubrieron que se puede construir una muestra sintetizada in vitro de ADN que coincida con cualquier perfil genético deseado utilizando técnicas estándar de biología molecular sin obtener ningún tejido real de esa persona.
La búsqueda de ADN familiar (a veces denominada "ADN familiar" o "búsqueda en base de datos de ADN familiar") es la práctica de crear nuevas pistas de investigación en casos en los que la evidencia de ADN encontrada en la escena de un crimen (perfil forense) se parece mucho a la de un perfil de ADN existente (perfil del delincuente) en una base de datos de ADN estatal pero no hay una coincidencia exacta. [58] [59] Una vez que se han agotado todas las demás pistas, los investigadores pueden utilizar un software especialmente desarrollado para comparar el perfil forense con todos los perfiles tomados de la base de datos de ADN de un estado para generar una lista de aquellos delincuentes que ya están en la base de datos y que tienen más probabilidades de ser parientes muy cercanos del individuo cuyo ADN está en el perfil forense. [60]
La búsqueda en bases de datos de ADN familiar se utilizó por primera vez en una investigación que condujo a la condena de Jeffrey Gafoor por el asesinato de Lynette White en el Reino Unido el 4 de julio de 2003. Las pruebas de ADN coincidieron con las del sobrino de Gafoor, que a los 14 años aún no había nacido en el momento del asesinato en 1988. Se utilizó de nuevo en 2004 [61] para encontrar a un hombre que arrojó un ladrillo desde un puente de la autopista y atropelló a un conductor de camión, matándolo. El ADN encontrado en el ladrillo coincidía con el encontrado en la escena de un robo de coche más temprano ese día, pero no hubo coincidencias buenas en la base de datos nacional de ADN. Una búsqueda más amplia encontró una coincidencia parcial con un individuo; al ser interrogado, este hombre reveló que tenía un hermano, Craig Harman, que vivía muy cerca de la escena del crimen original. Harman presentó voluntariamente una muestra de ADN y confesó cuando coincidió con la muestra del ladrillo. [62] A partir de 2011, la búsqueda de bases de datos de ADN familiar no se realiza a nivel nacional en los Estados Unidos, donde los estados determinan cómo y cuándo realizar búsquedas familiares. La primera búsqueda de ADN familiar con una condena posterior en los Estados Unidos se llevó a cabo en Denver , Colorado, en 2008, utilizando un software desarrollado bajo el liderazgo del fiscal de distrito de Denver, Mitch Morrissey , y el director del laboratorio criminalístico del Departamento de Policía de Denver, Gregg LaBerge. [63] California fue el primer estado en implementar una política de búsqueda familiar bajo el entonces fiscal general Jerry Brown , quien luego se convirtió en gobernador. [64] En su papel de consultor del Grupo de trabajo de búsqueda familiar del Departamento de Justicia de California , se considera ampliamente que el ex fiscal del condado de Alameda , Rock Harmon, fue el catalizador en la adopción de la tecnología de búsqueda familiar en California. La técnica se utilizó para atrapar al asesino en serie de Los Ángeles conocido como " Grim Sleeper " en 2010. [65] No fue un testigo o informante el que alertó a las fuerzas del orden sobre la identidad del asesino en serie "Grim Sleeper", que había eludido a la policía durante más de dos décadas, sino el ADN del propio hijo del sospechoso. El hijo del sospechoso había sido arrestado y condenado por un delito grave de armas y se le había tomado una muestra de ADN el año anterior. Cuando su ADN se introdujo en la base de datos de delincuentes convictos, los detectives fueron alertados de una coincidencia parcial con la evidencia encontrada en las escenas del crimen de "Grim Sleeper". David Franklin Jr., también conocido como Grim Sleeper, fue acusado de diez cargos de asesinato y un cargo de intento de asesinato. [66] Más recientemente, el ADN familiar condujo al arresto de Elvis García, de 21 años, por cargos de agresión sexual y encarcelamiento injusto de una mujer en Santa Cruz en 2008. [67]En marzo de 2011, el gobernador de Virginia, Bob McDonnell, anunció que Virginia comenzaría a utilizar búsquedas de ADN familiar. [68]
En una conferencia de prensa en Virginia el 7 de marzo de 2011, en relación con el caso del violador de la Costa Este , el fiscal del condado de Prince William, Paul Ebert, y el detective de la policía del condado de Fairfax, John Kelly, dijeron que el caso se habría resuelto hace años si Virginia hubiera utilizado la búsqueda de ADN familiar. Aaron Thomas, el sospechoso del violador de la Costa Este, fue arrestado en relación con la violación de 17 mujeres desde Virginia hasta Rhode Island, pero no se utilizó ADN familiar en el caso. [69]
Los críticos de las búsquedas en bases de datos de ADN familiar argumentan que la técnica es una invasión de los derechos de un individuo bajo la Cuarta Enmienda . [70] Los defensores de la privacidad están pidiendo restricciones a las bases de datos de ADN, argumentando que la única forma justa de buscar posibles coincidencias de ADN con familiares de delincuentes o arrestados sería tener una base de datos de ADN para toda la población. [50] Algunos académicos han señalado que las preocupaciones de privacidad que rodean la búsqueda familiar son similares en algunos aspectos a otras técnicas de búsqueda policial, [71] y la mayoría ha concluido que la práctica es constitucional. [72] El Tribunal de Apelaciones del Noveno Circuito en Estados Unidos v. Pool (anulado por ser discutible) sugirió que esta práctica es algo análoga a un testigo que mira una fotografía de una persona y dice que se parece al perpetrador, lo que lleva a la policía a mostrarle al testigo fotos de individuos de aspecto similar, uno de los cuales es identificado como el perpetrador. [73]
Los críticos también afirman que la discriminación racial podría ocurrir debido a las pruebas de ADN familiares. En los Estados Unidos, las tasas de condenas de las minorías raciales son mucho más altas que las de la población en general. No está claro si esto se debe a la discriminación por parte de los agentes de policía y los tribunales, en lugar de a una simple tasa más alta de delitos entre las minorías. Las bases de datos basadas en arrestos, que se encuentran en la mayoría de los Estados Unidos, conducen a un nivel aún mayor de discriminación racial. Un arresto, a diferencia de una condena, depende mucho más de la discreción policial. [50]
Por ejemplo, los investigadores de la Fiscalía de Distrito de Denver identificaron con éxito a un sospechoso en un caso de robo de propiedad mediante una búsqueda de ADN familiar. En este ejemplo, la sangre del sospechoso que quedó en la escena del crimen se parecía mucho a la de un preso actual del Departamento de Correcciones de Colorado . [63]
Las coincidencias parciales de ADN son el resultado de búsquedas CODIS de rigurosidad moderada que producen una coincidencia potencial que comparte al menos un alelo en cada locus . [74] La coincidencia parcial no implica el uso de software de búsqueda familiar, como los que se utilizan en el Reino Unido y los Estados Unidos, o análisis Y-STR adicionales y, por lo tanto, a menudo pasa por alto las relaciones entre hermanos. La coincidencia parcial se ha utilizado para identificar sospechosos en varios casos en ambos países [75] y también se ha utilizado como una herramienta para exonerar a los acusados falsamente. Darryl Hunt fue condenado injustamente en relación con la violación y el asesinato de una joven en 1984 en Carolina del Norte . [76]
Las fuerzas policiales pueden recoger muestras de ADN sin el conocimiento del sospechoso y utilizarlas como prueba. La legalidad de esta práctica ha sido cuestionada en Australia . [77]
En los Estados Unidos , donde se ha aceptado, los tribunales suelen dictaminar que no hay expectativas de privacidad y citan el caso California v. Greenwood (1988), en el que la Corte Suprema sostuvo que la Cuarta Enmienda no prohíbe el registro y la incautación sin orden judicial de la basura que se deja para su recogida fuera del patio de una casa . Los críticos de esta práctica subrayan que esta analogía ignora que "la mayoría de las personas no tienen idea de que corren el riesgo de entregar su identidad genética a la policía si, por ejemplo, no destruyen una taza de café usada. Además, incluso si se dan cuenta, no hay forma de evitar abandonar el ADN de uno en público". [78]
La Corte Suprema de los Estados Unidos dictaminó en Maryland v. King (2013) que la toma de muestras de ADN de prisioneros arrestados por delitos graves es constitucional. [79] [80] [81]
En el Reino Unido , la Ley de Tejidos Humanos de 2004 prohíbe a los particulares recoger de forma encubierta muestras biológicas (cabello, uñas, etc.) para análisis de ADN, pero exime de la prohibición a las investigaciones médicas y criminales. [82]
La prueba de un experto que ha comparado muestras de ADN debe ir acompañada de pruebas sobre las fuentes de las muestras y los procedimientos para obtener los perfiles de ADN. [83] El juez debe asegurarse de que el jurado comprenda la importancia de las coincidencias y las discordancias de ADN en los perfiles. El juez también debe asegurarse de que el jurado no confunda la probabilidad de coincidencia (la probabilidad de que una persona elegida al azar tenga un perfil de ADN coincidente con la muestra de la escena) con la probabilidad de que una persona con ADN coincidente haya cometido el delito. En 1996, R v. Doheny [84]
Los jurados deben sopesar las pruebas contradictorias y corroborativas, utilizando su propio sentido común y no utilizando fórmulas matemáticas, como el teorema de Bayes , a fin de evitar "confusión, malentendidos y errores de juicio". [85]
En R v Bates , [86] Moore-Bick LJ dijo:
No vemos ninguna razón por la que no se deba admitir la prueba de ADN de perfil parcial, siempre que se informe al jurado de sus limitaciones inherentes y se le dé una explicación suficiente para que pueda evaluarla. Puede haber casos en los que la probabilidad de coincidencia en relación con todas las muestras analizadas sea tan grande que el juez considere que su valor probatorio es mínimo y decida excluir la prueba en el ejercicio de su discreción, pero esto no da lugar a ninguna nueva cuestión de principio y puede dejarse para que se decida caso por caso. Sin embargo, el hecho de que exista en el caso de todas las pruebas de perfil parcial la posibilidad de que un alelo "faltante" pueda exculpar al acusado por completo no proporciona motivos suficientes para rechazar dicha prueba. En muchos casos existe la posibilidad (al menos en teoría) de que exista una prueba que ayude al acusado y tal vez incluso lo exculpe por completo, pero eso no proporciona motivos para excluir la prueba pertinente que está disponible y es admisible de otro modo, aunque sí hace que sea importante garantizar que el jurado reciba suficiente información para que pueda evaluar esa prueba correctamente. [87]
Existen leyes estatales sobre perfiles de ADN en los 50 estados de los Estados Unidos . [88] Se puede encontrar información detallada sobre las leyes de bases de datos en cada estado en el sitio web de la Conferencia Nacional de Legislaturas Estatales . [89]
En agosto de 2009, científicos israelíes plantearon serias dudas sobre el uso del ADN por parte de las fuerzas del orden como método definitivo de identificación. En un artículo publicado en la revista Forensic Science International: Genetics , los investigadores israelíes demostraron que es posible fabricar ADN en un laboratorio, falsificando así las pruebas de ADN. Los científicos fabricaron muestras de saliva y sangre que originalmente contenían ADN de una persona distinta del supuesto donante de sangre y saliva. [90]
Los investigadores también demostraron que, utilizando una base de datos de ADN, es posible tomar información de un perfil y fabricar ADN que coincida con ella, y que esto se puede hacer sin acceso a ningún ADN real de la persona cuyo ADN están duplicando. Los oligonucleótidos de ADN sintéticos necesarios para el procedimiento son comunes en los laboratorios moleculares. [90]
El New York Times citó al autor principal, Daniel Frumkin, diciendo: "Se puede diseñar una escena del crimen... cualquier estudiante de biología podría hacerlo". [90] Frumkin perfeccionó una prueba que puede diferenciar muestras de ADN real de las falsas. Su prueba detectamodificaciones epigenéticas , en particular, la metilación del ADN . [91] El setenta por ciento del ADN en cualquier genoma humano está metilado, lo que significa que contiene modificaciones del grupo metilo dentro de un contexto de dinucleótido CpG . La metilación en la región promotora está asociada con el silenciamiento génico. El ADN sintético carece de esta modificación epigenética , lo que permite que la prueba distinga el ADN fabricado del ADN genuino. [90]
Se desconoce cuántos departamentos de policía, si es que hay alguno, utilizan actualmente la prueba. Ningún laboratorio policial ha anunciado públicamente que esté utilizando la nueva prueba para verificar los resultados de ADN. [92]
Los investigadores de la Universidad de Tokio integraron un esquema de replicación de ADN artificial con un sistema de expresión genética reconstruido y microcompartimentación utilizando únicamente materiales libres de células por primera vez. Se realizaron múltiples ciclos de dilución en serie en un sistema contenido en microgotas de agua en aceite. [93]
Posibilidades de realizar cambios intencionados en el ADN
En general, el ADN genómico artificial de este estudio, que siguió copiándose a sí mismo utilizando proteínas autocodificadas y mejoró su secuencia por sí solo, es un buen punto de partida para crear células artificiales más complejas. Al agregar los genes necesarios para la transcripción y la traducción al ADN genómico artificial, es posible que en el futuro sea posible crear células artificiales que puedan crecer por sí solas cuando se las alimenta con pequeñas moléculas como aminoácidos y nucleótidos. El uso de organismos vivos para fabricar cosas útiles, como medicamentos y alimentos, sería más estable y más fácil de controlar en estas células artificiales. [93]
El 7 de julio de 2008, la Sociedad Química Americana informó que unos químicos japoneses habían creado la primera molécula de ADN del mundo compuesta casi en su totalidad por componentes sintéticos.
Un factor de transcripción artificial basado en nanopartículas para la regulación genética:
Nano Script es un factor de transcripción artificial basado en nanopartículas que se supone que replica la estructura y la función de los factores de transcripción. Sobre nanopartículas de oro, se adhirieron péptidos funcionales y moléculas diminutas denominadas factores de transcripción sintéticos, que imitan los diversos dominios de los factores de transcripción, para crear Nano Script. Demostramos que Nano Script se localiza en el núcleo y comienza la transcripción de un plásmido reportero en una cantidad más de 15 veces mayor. Además, Nano Script puede transcribir con éxito genes específicos en ADN endógeno de una manera no viral. [94]
Se fijaron cuidadosamente tres fluoróforos diferentes (rojo, verde y azul) en la superficie de la varilla de ADN para proporcionar información espacial y crear un código de barras a escala nanométrica. La microscopía de fluorescencia de reflexión interna total y epifluorescencia descifró de manera confiable la información espacial entre fluoróforos. Al mover los tres fluoróforos en la varilla de ADN, este código de barras a escala nanométrica creó 216 patrones de fluorescencia. [95]
Se han utilizado pruebas de ADN para establecer el derecho de sucesión a los títulos británicos. [132]
Casos:
Las formas originales de análisis e interpretación de ADN forense utilizadas en la década de 1980 y principios de la década de 1990 fueron objeto de muchas críticas durante las "Guerras del ADN", cuya historia ha sido contada hábilmente por otros (Kaye, 2010; Lynch et al., 2008; ver capítulo 1). Pero estas técnicas anteriores han sido reemplazadas en el análisis de ADN forense por la tipificación de alelos discretos STR basada en PCR. Los tribunales ahora aceptan universalmente como generalmente confiables tanto el proceso de PCR para la amplificación de ADN como el sistema basado en STR para identificar y comparar alelos (Kaye, 2010, págs. 190-191).
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