Fenotipificación del ADN

Técnica de perfilación de ADN

El fenotipado de ADN es el proceso de predecir el fenotipo de un organismo utilizando únicamente información genética obtenida mediante genotipado o secuenciación de ADN . Este término, también conocido como fotoajuste molecular, se utiliza principalmente para referirse a la predicción de la apariencia física y/o ascendencia biogeográfica de una persona con fines forenses.

El fenotipado del ADN utiliza muchos de los mismos métodos científicos que se utilizan para la medicina personalizada basada en la genética , en la que la respuesta a los fármacos ( farmacogenómica ) y los resultados médicos se predicen a partir de la información genética de un paciente. Las variantes genéticas significativas asociadas con un rasgo particular se descubren utilizando un enfoque de estudio de asociación de todo el genoma (GWAS), en el que se prueban cientos de miles o millones de polimorfismos de un solo nucleótido (SNP) para determinar su asociación con cada rasgo de interés. Luego se utiliza el modelado predictivo para construir un modelo matemático para hacer predicciones de rasgos sobre nuevos sujetos.

Fenotipos previstos

Los fenotipos humanos se predicen a partir del ADN utilizando métodos directos o indirectos. ^[1] Con los métodos directos, las variantes genéticas vinculadas mecánicamente con la expresión variable de los fenotipos relevantes se miden y se utilizan con metodologías estadísticas apropiadas para inferir el valor del rasgo. Con los métodos indirectos, las variantes asociadas con el componente genético de la ascendencia que se correlacionan con el fenotipo de interés, como los marcadores informativos de ascendencia , se miden y se utilizan con metodologías estadísticas apropiadas para inferir el valor del rasgo. El método directo siempre es preferible, por razones obvias, pero dependiendo de la arquitectura genética del fenotipo, no siempre es posible. ^[1]

Los métodos de determinación de la ascendencia biogeográfica han sido altamente desarrollados dentro de la comunidad genética, ya que es un paso clave de control de calidad de GWAS. ^[2] Estos enfoques suelen utilizar la agrupación genética humana de todo el genoma y/o el análisis de componentes principales para comparar nuevos sujetos con individuos seleccionados con ascendencia conocida, como el Proyecto Internacional HapMap o el Proyecto 1000 Genomas . Otro enfoque es analizar marcadores informativos de ascendencia (AIM), SNP que varían en frecuencia entre las principales poblaciones humanas. ^[3]

Ya en 2004 se recopilaron pruebas que demostraban que la mayor parte de la variación fenotípica del color del iris humano podía atribuirse a polimorfismos del gen OCA2. ^[4] Este artículo, y el trabajo que citaba, sentaron las bases para la inferencia del color del iris humano a partir del ADN, realizada por primera vez a nivel básico por DNAPrint Genomics ^[1]. A partir de 2009, grupos académicos desarrollaron e informaron sobre modelos predictivos más precisos para el color de los ojos y, más recientemente, el color del cabello en la población europea. ^{[5] [6]}

Más recientemente, empresas como Parabon NanoLabs e Identitas han comenzado a ofrecer servicios de fenotipado forense de ADN para las fuerzas del orden de Estados Unidos e internacionales. ^{[7] [8]} Sin embargo, la ciencia detrás de los servicios comerciales ofrecidos por Parabon NanoLabs ha sido criticada ya que no ha sido sometida a escrutinio en publicaciones científicas revisadas por pares. Se ha sugerido que no se sabe "si su capacidad para estimar la apariencia de un rostro es mejor que la casualidad, o si es una aproximación basada en lo que sabemos sobre la ascendencia". ^[9]

El fenotipado de ADN se suele denominar "testigo biológico", un juego de palabras con el término testigo ocular . ^[10] Así como un testigo ocular puede describir la apariencia de una persona de interés, el ADN dejado en la escena de un crimen se puede utilizar para descubrir la apariencia física de la persona que la abandonó. Esto permite utilizar el fenotipado de ADN como una herramienta de investigación para ayudar a guiar a la policía en la búsqueda de sospechosos. El fenotipado de ADN puede ser particularmente útil en casos sin resolver, en los que puede no haber una pista actual. Sin embargo, no es un método utilizado para ayudar a encarcelar a los sospechosos, ya que las medidas forenses más tradicionales son más adecuadas para esto. ^[11]

Predicción de la pigmentación

Una herramienta en línea disponible para el público y las autoridades es la herramienta web HIrisPlex-S ^[12] . Este sistema utiliza SNP vinculados a la pigmentación humana para predecir el fenotipo de un individuo . Mediante el ensayo multiplex descrito en tres artículos separados, se puede generar el genotipo de 41 SNP diferentes, que están vinculados al color del cabello, los ojos y la piel en los seres humanos. ^{[13] [14] [6]} Luego, el genotipo se puede ingresar en la herramienta web HIrisPlex-S ^[12] para generar el fenotipo más probable de un individuo en función de su información genética.

Esta herramienta comenzó originalmente como el Sistema IrisPlex, que constaba de seis SNP vinculados al color de los ojos (rs12913832, rs1800407, rs12896399, rs16891982, rs1393350 y rs12203592). ^[13] La adición de 18 SNP vinculados tanto al color del cabello como al de los ojos condujo al sistema HIrisPlex actualizado (rs312262906, rs11547464, rs885479, rs1805008, rs1805005, rs1805006, rs1805007, rs1805009, rs201326893, rs2228479, rs1110400, rs28777, rs12821256, rs4959270, rs1042602, rs2402130, rs2378249 y rs683). ^[13] Se desarrolló otro ensayo utilizando 17 SNP involucrados en la pigmentación de la piel para crear el actual sistema HIris-SPlex (s3114908, rs1800414, rs10756819, rs2238289, rs17128291, rs6497292, rs1129038, rs1667394, rs1126809, rs1470608, rs1426654, rs6119471, rs1545397, rs6059655, rs12441727, rs3212355 y rs8051733). ^[6]

Las predicciones para la pigmentación de los ojos son Azul, Intermedio y Marrón. Hay dos categorías para la pigmentación del cabello: color (Rubio, Marrón, Rojo y Negro) y tono (claro y oscuro). Las predicciones para la pigmentación de la piel son Muy Pálida, Pálida, Intermedia, Oscura y Oscura a Negra. A diferencia de las predicciones para los ojos y el cabello, donde solo se utiliza la probabilidad más alta para hacer una predicción, las dos probabilidades más altas para el color de la piel se utilizan para tener en cuenta la capacidad de bronceado y otras variaciones.

Genes responsables de los rasgos faciales

En 2018, los investigadores encontraron 15 loci en los que se encuentran genes responsables de nuestros rasgos faciales. ^{[15] [16]}

Diferencias con el perfil de ADN

El perfil de ADN tradicional , a veces denominado huella de ADN, utiliza el ADN como un identificador biométrico . Al igual que un escaneo de iris o una huella dactilar, un perfil de ADN puede identificar de forma única a un individuo con una precisión muy alta. Para fines forenses, esto significa que los investigadores ya deben haber identificado y obtenido ADN de un individuo potencialmente coincidente. El fenotipado de ADN se utiliza cuando los investigadores necesitan reducir el grupo de posibles individuos o identificar restos desconocidos al conocer la ascendencia y la apariencia de la persona. Cuando se identifica al individuo sospechoso, se puede utilizar el perfil de ADN tradicional para demostrar una coincidencia, siempre que haya una muestra de referencia que se pueda utilizar para la comparación.

Composiciones de fenotipado de ADN publicadas

• El 9 de enero de 2015, el cuarto aniversario de los asesinatos de Candra Alston y su hija de tres años, Malaysia Boykin, la policía de Columbia, Carolina del Sur, emitió un comunicado de prensa que contenía lo que se cree que es la primera imagen compuesta en la historia forense que se publica completamente sobre la base de una muestra de ADN. ^{[17] [18]} La imagen, producida por Parabon NanoLabs con el sistema de fenotipado de ADN Snapshot de la empresa, consiste en una malla digital de la morfología facial prevista superpuesta con texturas que representan el color de ojos, el color de pelo y el color de piel previstos. Kenneth Canzater Jr. fue acusado de los asesinatos en 2017. ^[19]

• El 30 de junio de 2015, NBC Nightly News presentó un retrato compuesto de fenotipado de ADN, también producido por Parabon, de un sospechoso del asesinato de April Tinsley en 1988 cerca de Fort Wayne, Indiana. ^[20] El segmento de televisión también incluyó un retrato compuesto de la corresponsal de noticias nacionales Kate Snow, que se produjo utilizando ADN extraído del borde de una botella de agua que la cadena envió a Parabon para una prueba ciega del Servicio de fenotipado de ADN Snapshot™ de la compañía. La identidad de Snow y su uso de la botella se revelaron solo después de que se hubiera producido el retrato compuesto. En 2018, John D. Miller fue acusado del asesinato. ^[21]
• El sheriff Tony Mancuso de la oficina del sheriff de la parroquia de Calcasieu en Lake Charles, Luisiana, celebró una conferencia de prensa el 1 de septiembre de 2015 para anunciar la publicación de una instantánea de Parabon de un sospechoso del asesinato de Sierra Bouzigard en Moss Bluff, Luisiana, en 2009. ^[22] La investigación se había centrado anteriormente en un grupo de hombres hispanos con los que Bouzigard fue vista por última vez. El análisis de la instantánea indica que el sospechoso es predominantemente europeo, de piel clara, ojos verdes o posiblemente azules y cabello castaño o negro. El sheriff Mancuso dijo a los medios: "Esto redirecciona totalmente toda nuestra investigación y llevará este caso en una nueva dirección". ^[23] Blake A. Russell fue acusado del asesinato en 2017. ^[24]
• El 10 de septiembre de 2015, los jefes de policía de Miami Beach, Miami, Coral Gables y Miami-Dade publicaron conjuntamente una composición de Snapshot del "Serial Creeper". ^[25] Durante más de un año, el perpetrador ha estado espiando y aterrorizando sexualmente a mujeres, y la policía cree que está relacionado con al menos 15 delitos, posiblemente hasta 40. En un ataque en Miami Beach el 18 de agosto de 2015, que se informó por primera vez al público el 23 de septiembre de 2015, el perpetrador habló en español y le dijo a su víctima que era de Cuba. ^[26] En consonancia con esta afirmación, Snapshot había determinado previamente que el sujeto es latino, con ascendencia europea, nativa americana y africana, una mezcla más similar a la que se encuentra en individuos latinos del Caribe y el norte de Sudamérica.
• El 2 de febrero de 2016, el Departamento de Policía del Condado de Anne Arundel, Maryland, publicó lo que se cree que es el primer retrato compuesto publicado creado mediante la combinación de fenotipado de ADN y reconstrucción facial forense del cráneo de una víctima. ^[27] El cuerpo de la víctima, que había sufrido un traumatismo grave en la parte superior del cuerpo, fue encontrado el 23 de abril de 1985 en un contenedor de basura de metal en el sitio de construcción del centro comercial Marley Station en Glen Burnie, Maryland . La policía estimó inicialmente que el homicidio ocurrió aproximadamente cinco meses antes de que se descubriera el cuerpo. Más tarde, la fecha de la muerte se cambió a aproximadamente 1963. Thom Shaw, un artista forense certificado por el IAI en Parabon NanoLabs, realizó la reconstrucción facial física y la adaptación digital de un retrato compuesto de Snapshot para reflejar los detalles obtenidos de la morfología facial de la víctima. En 2019, con la ayuda de Parabon y la genealogía genética, el cuerpo fue identificado como Roger Kelso, nacido en Fort Wayne, Indiana en 1943. El asesino no fue identificado. ^[28]
• El 6 de abril de 2016, la policía de Tacoma (Washington) reveló al público los informes de Parabon Snapshot sobre dos sospechosos varones que se cree que son individualmente responsables de las muertes de Michella Welch (de 12 años) y Jennifer Bastian (de 13 años), ambas secuestradas en el área de North End de Tacoma en 1986, con solo cuatro meses de diferencia. ^[29] Los investigadores creyeron durante mucho tiempo que una persona cometió ambos crímenes debido a sus muchas similitudes. Sin embargo, las pruebas de ADN de 2016 demostraron que dos personas estaban involucradas por separado. Se publicaron descripciones instantáneas de los dos asesinos para ayudar al público a generar nuevas pistas para las investigaciones. En 2018, Gary Charles Hartman ^{[30] [31]} y Robert D. Washburn fueron acusados ​​de los asesinatos de las dos niñas. ^[32] En 2019, el estado de Washington aprobó una ley llamada "Ley de Jennifer y Michella", que lleva el nombre de las dos niñas asesinadas. Esta ley permitía a la policía tomar muestras de ADN de personas condenadas por exposición indecente y de delincuentes sexuales muertos. ^[33]
• También el 6 de abril de 2016, la policía de Athens, Ohio, publicó una instantánea compuesta de un depredador sexual activo vinculado a al menos tres ataques, el más reciente en diciembre de 2015 cerca de la Universidad de Ohio. ^[34]
• El 15 de abril de 2016, el Departamento de Policía de Hallandale Beach, Florida, publicó una foto de perfil de un sospechoso que se cree es responsable de los asesinatos de los residentes de Toronto David “Donny” Pichosky y Rochelle Wise. Fue la primera vez que se hizo pública una foto de perfil de una mujer. ^[35]
• El 21 de abril de 2016, la policía de Windsor, Canadá, publicó una composición Snapshot del sospechoso responsable del secuestro y asesinato de Ljubica Topic en 1971. ^[36] Fue la primera publicación de una composición Snapshot fuera de los Estados Unidos y, en ese momento, el caso más antiguo al que se había aplicado la tecnología.
• El 11 de mayo, la Oficina del Sheriff del Condado de Loudoun en Virginia publicó una instantánea compuesta de un sospechoso responsable de secuestrar y agredir sexualmente a una niña de 9 años en 1987. ^[37]
• El 16 de mayo de 2016, víspera del tercer aniversario del asesinato del veterano John "Jack" Fay, el Departamento de Policía de Warwick, Rhode Island, publicó una composición de Snapshot producida usando ADN tomado de un martillo encontrado cerca de la escena del crimen. ^[38] La policía esperaba que la composición generara nuevas pistas en un caso que puede haber involucrado a múltiples agresores.
• El 3 de mayo de 2017, la policía de Idaho Falls, Idaho, publicó un boceto compuesto del fenotipo de ADN a partir del ADN encontrado en la escena del asesinato de Angie Dodge el 13 de junio de 1996. La policía esperaba que la amplia distribución del boceto compuesto generara nuevas pistas sobre el sospechoso. Extracto del comunicado de prensa del Departamento de Policía de Idaho Falls: "La escena del crimen y la evidencia recolectada en la escena, incluida la recolección y extracción de un perfil de ADN principal y dos menores, indica que hubo más de un individuo involucrado en la muerte de Angie Dodge. Con las tecnologías actuales, el perfil principal recolectado es la única muestra de ADN viable que se puede utilizar para hacer una identificación". ^[39] Christopher Tapp fue liberado en 2017 después de pasar 20 años en la cárcel por participar en la violación y asesinato de Angie Dodge, aunque su ADN no coincidía con el ADN en la escena del crimen. ^[40] En mayo de 2019, Brian Leigh Dripps confesó el asesinato de Dodge después de que la policía de Idaho Falls, Idaho, acusara a Dripps. El ADN de Dripps coincidió con el ADN encontrado en la escena del crimen. Parabon Nanolabs había ayudado a investigar este caso utilizando la genealogía genética del ADN y GEDmatch . ^{[41] [42]}

Véase también

• ADN
• Fenotipo
• Genotipado
• Estudio de asociación de todo el genoma
• Polimorfismos de un solo nucleótido
• Modelado predictivo

Referencias

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Enlaces externos

• Laboratorios Parabon Nano
• Identidades