El perfil de ADN es la determinación de un perfil de ADN con fines legales y de investigación. Los métodos de análisis de ADN han cambiado innumerables veces a lo largo de los años a medida que la tecnología cambia y permite determinar más información con menos material de partida. El análisis de ADN moderno se basa en el cálculo estadístico de la rareza del perfil producido dentro de una población.
Si bien es más conocida como herramienta en investigaciones forenses, la elaboración de perfiles de ADN también se puede utilizar con fines no forenses, como pruebas de paternidad e investigaciones de genealogía humana.
Los métodos para producir un perfil de ADN fueron desarrollados por Alec Jeffreys y su equipo en 1985. Jefferys descubrió que se podía analizar una muestra desconocida de ADN, como sangre, cabello, saliva o semen, y se podía desarrollar un patrón/perfil de ADN único. [1] Un año después de su descubrimiento, se le pidió a Jefferys que usara su nuevo análisis de ADN encontrado para condenar a un hombre que la policía creía que era responsable de 2 asesinatos por violación. Jefferys demostró que el hombre era inocente utilizando ADN de la escena del crimen. [2]
Cuando se descubrió por primera vez el análisis de ADN, se utilizó un proceso llamado polimorfismo de longitud de fragmentos de restricción (RFLP) para analizar el ADN. Sin embargo, el RFLP era un proceso ineficaz debido a que consumía grandes cantidades de ADN que no siempre se podía obtener de la escena del crimen. La tecnología moderna ha evolucionado más allá del RFLP. El análisis de repetición corta en tándem (STR) es el equivalente moderno del RFLP. El análisis STR no solo utiliza menos muestra para analizar el ADN, sino que también es parte de un proceso más amplio llamado Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR). La PCR es un proceso que se puede utilizar para reproducir rápidamente hasta mil millones de copias de un segmento singular de ADN. [3]
El primer método verdadero de elaboración de perfiles de ADN fue el análisis del polimorfismo de la longitud de los fragmentos de restricción. El primer uso del análisis RFLP en casos forenses fue en 1985 en el Reino Unido. [4] Este tipo de análisis utilizó repeticiones en tándem de número variable (VNTR) para distinguir entre individuos. Los VNTR son comunes en todo el genoma y consisten en la misma secuencia de ADN repetida una y otra vez. [5] Diferentes individuos pueden tener un número diferente de repeticiones en una ubicación específica del genoma. [4] Por ejemplo, la persona A podría tener 4 mientras que la persona B podría tener 5 repeticiones. Las diferencias se visualizaron mediante un proceso llamado electroforesis en gel . Los fragmentos más pequeños viajarían más lejos a través del gel que los fragmentos más grandes que los separarían. [6] Estas diferencias se utilizaron para distinguir entre individuos y cuando se ejecutaron varios sitios VNTR juntos, el análisis RFLP tiene un alto grado de poder individualizador. [7]
El proceso de análisis RFLP consumía mucho tiempo y, debido a la longitud de las repeticiones utilizadas, entre 9 y 100 pares de bases, [5] [8] no se podían utilizar métodos de amplificación como la reacción en cadena de la polimerasa . Esto limitó el RFLP a muestras que ya tenían una mayor cantidad de ADN disponible para empezar y no funcionaron bien con muestras degradadas. [9] El análisis RFLP fue el principal tipo de análisis realizado en la mayoría de los laboratorios forenses antes de ser finalmente retirado y reemplazado por métodos más nuevos. Fue abandonado por completo por el FBI en 2000 y reemplazado por análisis STR. [10]
Desarrollada en 1991, [10] la prueba DQ alfa fue la primera técnica forense de ADN que utilizó la reacción en cadena de la polimerasa. [11] Esta técnica permitió el uso de muchas menos células que el análisis RFLP, lo que la hace más útil para escenas del crimen que no tenían las grandes cantidades de material de ADN que se requería anteriormente. [12] El locus (o ubicación) DQ alfa 1 también era polimórfico y tenía múltiples alelos diferentes que podrían usarse para limitar el grupo de individuos que podrían haber producido ese resultado y aumentar la probabilidad de exclusión. [13]
El locus DQ alfa se combinó con otros loci en un kit disponible comercialmente llamado Polymarker en 1993. [14] Polymarker fue un precursor de los kits de multiplexación modernos y permitió examinar múltiples loci diferentes con un solo producto. Si bien es más sensible que el análisis RFLP, Polymarker no contenía el mismo poder discriminatorio que las pruebas RFLP más antiguas. [14] En 1995, los científicos intentaron volver a un análisis basado en VNTR combinado con tecnología de PCR llamada polimorfismos de longitud de fragmentos amplificados (AmpFLP). [10]
AmpFLP fue el primer intento de combinar el análisis VNTR con la PCR para casos forenses. Este método utilizó VNTR más cortos que el análisis RFLP, entre 8 y 16 pares de bases. Los tamaños de pares de bases más cortos de AmpFLP se diseñaron para funcionar mejor con el proceso de amplificación de PCR. [8] Se esperaba que esta técnica permitiera el poder de discriminación del análisis RFLP con la capacidad de procesar muestras que tienen menos ADN molde para trabajar o que de otro modo estaban degradadas. Sin embargo, solo unos pocos loci fueron validados para que las aplicaciones forenses funcionaran con el análisis AmpFLP, ya que los laboratorios forenses pasaron rápidamente a otras técnicas y limitaron su capacidad de discriminación para muestras forenses. [15]
En última instancia, la técnica nunca se utilizó ampliamente, aunque todavía se utiliza en países más pequeños debido a su menor costo y su configuración más simple en comparación con los métodos más nuevos. [16] [17] A finales de la década de 1990, los laboratorios comenzaron a cambiar a métodos más nuevos, incluido el análisis STR. Estos utilizaban fragmentos de ADN aún más cortos y podían amplificarse de manera más confiable mediante PCR, manteniendo y mejorando al mismo tiempo el poder discriminatorio de los métodos más antiguos. [10]
El análisis de repetición corta en tándem (STR) es el principal tipo de análisis de ADN forense que se realiza en los laboratorios de ADN modernos. El análisis STR se basa en RFLP y AmpFLP utilizados en el pasado al reducir el tamaño de las unidades repetidas de 2 a 6 pares de bases y al combinar múltiples loci diferentes en una reacción de PCR. Estos kits de ensayo de multiplexación pueden producir valores de alelos para docenas de loci diferentes en todo el genoma, limitando simultáneamente la cantidad de tiempo que lleva obtener un perfil completo e individualizado. El análisis STR se ha convertido en el estándar de oro para la elaboración de perfiles de ADN y se utiliza ampliamente en aplicaciones forenses.
El análisis STR también se puede restringir solo al cromosoma Y. El análisis Y-STR se puede utilizar en casos que impliquen paternidad o en búsqueda familiar , ya que el cromosoma Y es idéntico en la línea paterna (excepto en los casos en que se produjo una mutación ). Ciertos kits de multiplexación combinan loci autosómicos y Y-STR en un solo kit, lo que reduce aún más la cantidad de tiempo que lleva obtener una gran cantidad de datos.
Actualmente, el análisis STR requiere múltiples células para crear un perfil de ADN completo. Sin embargo, la ciencia está cada vez más cerca de crear un perfil de ADN completo mediante análisis STR en células individuales. [18]
La secuenciación del ADN mitocondrial es una técnica especializada que utiliza el ADN mitocondrial separado presente en la mayoría de las células. Este ADN se transmite por línea materna y no es único entre individuos. Sin embargo, debido a la cantidad de mitocondrias presentes en las células, el análisis de ADNmt se puede utilizar para muestras altamente degradadas o muestras donde el análisis STR no produciría suficientes datos para ser útiles. El ADNmt también está presente en lugares donde el ADN autosómico estaría ausente, como en los tallos del cabello.
Debido a la mayor posibilidad de contaminación cuando se trata de ADNmt, pocos laboratorios procesan muestras mitocondriales. Aquellos que sí cuentan con protocolos especializados que separan aún más las diferentes muestras entre sí para evitar la contaminación cruzada.
Rapid DNA es una tecnología de "hisopo de entrada y salida" que automatiza completamente todo el proceso de extracción, amplificación y análisis de ADN. Los instrumentos rápidos de ADN pueden pasar de un hisopo a un perfil de ADN en tan solo 90 minutos y eliminan la necesidad de científicos capacitados para realizar el proceso. Se está analizando el uso de estos instrumentos en el proceso de fichaje de delincuentes, permitiendo a los agentes de policía obtener el perfil de ADN de la persona arrestada.
Recientemente se aprobó en Estados Unidos la Rapid DNA Act de 2017, que ordena al FBI crear protocolos para la implementación de esta tecnología en todo el país. Actualmente, el ADN obtenido con estos instrumentos no es elegible para cargarse en bases de datos nacionales de ADN, ya que no analizan suficientes loci para alcanzar el umbral estándar. Sin embargo, varias agencias policiales ya utilizan instrumentos Rapid DNA para recolectar muestras de personas arrestadas en su área. Estas bases de datos de ADN locales no están sujetas a regulaciones federales o estatales.
También conocida como secuenciación de próxima generación, la secuenciación masiva paralela (MPS) se basa en el análisis STR al introducir la secuenciación directa de los loci. En lugar del número de repeticiones presentes en cada ubicación, MPS le daría al científico la secuencia real de pares de bases. En teoría, MPS tiene la capacidad de distinguir entre gemelos idénticos, ya que se observarían mutaciones puntuales aleatorias dentro de segmentos repetidos que no se detectarían mediante el análisis STR tradicional.
Cuando un perfil de ADN se utiliza como prueba, se proporciona una estadística de coincidencia que explica qué tan raro es un perfil dentro de una población. Específicamente, esta estadística es la probabilidad de que una persona elegida al azar de una población tenga ese perfil de ADN específico. No es la probabilidad de que el perfil “coincida” con alguien . Existen varios métodos diferentes para determinar esta estadística y cada uno es utilizado por varios laboratorios según su experiencia y preferencia. Sin embargo, los cálculos de índice de probabilidad se están convirtiendo en el método preferido sobre los otros dos métodos más utilizados: el hombre aleatorio no excluido y la probabilidad de inclusión combinada. Las estadísticas de coincidencias son especialmente importantes en la interpretación de mezclas donde hay más de un contribuyente a un perfil de ADN. Cuando estas estadísticas se dan en un tribunal o en un informe de laboratorio, generalmente se dan para las tres carreras más comunes de esa área específica. Esto se debe a que las frecuencias alélicas en diferentes loci cambiaron según la ascendencia del individuo. https://strbase.nist.gov/training/6_Mixture-Statistics.pdf Archivado el 15 de agosto de 2022 en Wayback Machine.
La probabilidad producida con este método es la probabilidad de que una persona seleccionada aleatoriamente de la población no pueda ser excluida de los datos analizados. Este tipo de estadística de coincidencia es fácil de explicar en un tribunal a personas que no tienen formación científica, pero también pierde mucho poder de discriminación ya que no tiene en cuenta el genotipo del sospechoso. Este enfoque se utiliza comúnmente cuando la muestra está degradada o contiene tantos contribuyentes que no se puede determinar un perfil singular. También es útil para explicar a los legos que el método para obtener la estadística es sencillo. Sin embargo, debido a su poder de discriminación limitado, la RMNE generalmente no se realiza a menos que no se pueda utilizar ningún otro método. No se recomienda el uso de RMNE en datos que indiquen la presencia de una mezcla.
La probabilidad combinada de inclusión o exclusión calcula la probabilidad de que una persona aleatoria y no relacionada contribuya a un perfil de ADN o una mezcla de ADN. En este método, las estadísticas para cada locus individual se determinan utilizando estadísticas de población y luego se combinan para obtener el IPC o CPE total. Estos cálculos se repiten para todos los loci disponibles con todos los datos disponibles y luego cada valor se multiplica para obtener la probabilidad total combinada de inclusión o exclusión. Dado que los valores se multiplican, se pueden obtener cifras extremadamente pequeñas utilizando el IPC. El IPC o CPE se considera un cálculo estadístico aceptable cuando se indica una mezcla. https://www.promega.com/-/media/files/resources/conference-proceedings/ishi-15/parentage-and-mixture-statistics-workshop/generalpopulationstats.pdf?la=en
Probabilidad de que un caucásico tenga un alelo 14 en vWA = 0,10204
Probabilidad de que un caucásico tenga un alelo 17 en vWA = 0,26276
Probabilidad de que un caucásico tenga un alelo 14 o 17 (P) = 0,10204 + 0,26276 = 0,3648
Probabilidad de que esté presente cualquier otro alelo (Q) = 1 - P o 1 - 0,3648 = 0,6352
Probabilidad de exclusión para vWA = Q 2 + 2Q(1-Q) o .6352 2 + 2(.6352)(1 - .6352) = .86692096 ≈ 86.69%
Probabilidad de inclusión para vWA = 1 - CPE o 1 - .86692096 = .13307904 ≈ 13.31%
Probabilidad de que un caucásico tenga un alelo 14 en vWA = 0,10204
Probabilidad de que un caucásico tenga un alelo 15 en vWA = 0,11224
Probabilidad de que un caucásico tenga un alelo 16 en vWA = 0,20153
Probabilidad de que un caucásico tenga un alelo 19 en vWA = 0,08418
Probabilidad de que un caucásico tenga cualquiera de los 14, 15, 16 o 19 alelos (P) = 0,10204 + 0,11224 + 0,20153 + 0,08418 = 0,49999
Probabilidad de que esté presente cualquier otro alelo (Q) = 1 - P o 1 - .49999 = .50001
Probabilidad de exclusión para vWA = Q 2 + 2Q(1-Q) o .50001 2 + 2(.50001)(1 - .50001) = .7500099999 ≈ 75%
Probabilidad de inclusión para vWA = 1 - CPE o 1 - .7500099999 = .2499900001 ≈ 25%
Los índices de probabilidad (LR) son una comparación de dos probabilidades diferentes para determinar cuál es más probable. Cuando se trata de un juicio, el LR es la probabilidad del argumento de la fiscalía frente a la probabilidad del argumento de la defensa, dados sus supuestos iniciales. En este escenario, la probabilidad de la fiscalía suele ser igual a 1, ya que se supone que la fiscalía no procesaría a un sospechoso a menos que estuviera absolutamente seguro (100%) de que tiene a la persona adecuada. Los índices de probabilidad se están volviendo más comunes en los laboratorios debido a su utilidad para presentar estadísticas de datos que indican múltiples contribuyentes, así como su uso en software de genotipado probabilístico que predice las combinaciones de alelos más probables dado un conjunto de datos.
Los inconvenientes del uso de índices de verosimilitud es que son muy difíciles de entender cómo los analistas llegaron a un valor específico y las matemáticas involucradas se vuelven muy complicadas a medida que se introducen más datos en las ecuaciones. Para combatir estos problemas en los tribunales, algunos laboratorios han creado una "escala verbal" que reemplaza el valor numérico real del índice de probabilidad.