Геномная дактилоскопия. Судебно-медицинские аспекты

В нашей стране значимость молекулярно-генетических идентификационных  исследований постоянно возрастает - как по причине сохраняющегося высокого уровня криминогенности, так и в связи с участившимися случаями природных и техногенных катастроф, локальных вооруженных конфликтов и террористических актов. Лаборатории молекулярно-генетического профиля организованы в территориальных экспертных учреждениях Минздрава России, а также в системе МВД, ФСБ и Министерства обороны РФ.

Генетическая  идентификация личности

В криминалистике практические идентификационные исследования предполагают выявление и регистрацию таких  признаков и свойств объекта, которые можно считать индивидуальными. В судебно-биологической идентификационной  экспертизе в роли индивидуальных признаков  человека традиционно выступали  биохимические маркеры. К ним  относятся некоторые антигенные характеристики крови и тканей организма, а также изоформы ряда ферментов, определяемые при изучении следов на вещественных доказательствах, выделений или тканей тела человека.

Индивидуализирующие возможности  маркерных систем зависят от их полиморфности, другими словами, от степени их вариабельности и количества вариантов в популяции. Чем эти величины больше, тем выше специфичность маркера, а значит, его способность выделять конкретный объект среди других, даже сходных по иным признакам.

У всех известных биохимических  маркеров индивидуализирующий потенциал  оказывается недостаточно высок для позитивной идентификации, то есть собственно для отождествления объектов. Например, некоторые биологические характеристики, выявляемые классическими серологическими маркерами - эритроцитарными антигенами системы АВО, встречаются у каждого третьего или четвертого индивидуума. Очевидно, что вероятность их случайного совпадения у разных людей достаточно велика.

Таким образом, биохимические  маркеры являются группоспецифическими и потому отождествление если и возможно, то с использованием многих разных систем, каждая из которых, взятая изолированно, имеет лишь относительное значение. Это означает, что существующие методики классического биохимического и иммунологиче-ского анализа, на которых в значительной мере основано получение экспертных оценок при судебно-биологической идентификации личности, способны лишь исключить с достаточной степенью достоверности принадлежность исследуемого биологического материала конкретному лицу. Позитивная же идентификация почти всегда носит условный характер и ограничивается констатацией только групповой принадлежности биологических объектов. Прогресс молекулярно-биологической науки открыл новые пути решения проблемы судебно-медицинской идентификации личности, обеспечив возможность выявления индивидуализирующих личность признаков на уровне не фенотипа, а генетической матрицы - клеточной ДНК.

Молекулярно-генетические маркерные  системы основаны на существовании  различий в структуре ДНК (генов) у разных индивидуумов. Гомологичные гены, то есть те, что определяют формирование одного и того же признака, например, форму носа или цвет глаз, у разных людей могут находиться в разных аллельных состояниях. На молекулярном уровне аллельные варианты одного и  того же гена отличаются небольшими изменениями  в структуре их ДНК, конкретно, в  последовательности нуклеотидов в  полинуклеотидной цепи. Возможны замена единичных нуклеотидов, так называемые точковые замены, или локальные перестройки, именуемые делециями и инсерциями - соответственно утрата либо добавление небольших участков цепи. Столь незначительные различия в конечном итоге и определяют то, чем разные люди отличаются друг от друга: уникальное сочетание аллельных вариантов всех генов обеспечивает биологическую индивидуальность каждого человека.

Выявление этих различий как  индивидуализирующих характеристик  требует специальных методов  и подходов, позволяющих работать непосредственно с молекулами ДНК. Но даже при наличиии такой возможности определение в молекулах ДНК дифференцирующих признаков - весьма непростая задача. Геном человека содержит десятки тысяч генов и состоит из более чем 3 млрд. нуклеотидных пар, при этом молекулы ДНК любых двух людей (неродственников) отличаются в среднем только одним нуклеотидом из каждых трехсот-четырехсот. Но даже такие отличия, как правило, носят характер случайных отклонений от некой доминирующей нормы. Теоретически это означает, что если у сотни человек проанализировать фрагмент ДНК длиной 300-400 нуклеотидов для одного и того же среднестатистического гена, то девяносто девять человек вполне могут оказаться неотличимыми друг от друга. Практическое значение для целей генетической индивидуализации личности (как предпосылки для ее идентификации) имеют отнюдь не любые гены, а только такие, у которых много аллельных форм.

На практиков качестве маркеров индивидуальности выступают мультиаллельные гипервариабельные гены (гипервариабельные генетические локусы). Индивидуализирующими характеристиками служат многочисленные структурные варианты таких локусов, которые в разных сочетаниях присутствуют в ДНК разных индивидуумов. Открытие в начале 1980-х годов феномена локального генетического гиперполиморфизма в лаборатории Р. Уайта в США и позже разработка А. Джеффрисом высокоэффективных молекулярных зондов типа минисателлитной ДНК предоставили новые, недостижимые ранее возможности для решения проблемы индивидуализации человека и установления кровнородственных связей.

Генетическая  индивидуализация

В судебно-экспертной практике базовыми молекулярно-генетическими  технологиями признаны: анализ полиморфизма (вариабельности) длины рестриктазных фрагментов ДНК, анализ полиморфизма длины амплифицированных фрагментов ДНК и анализ полиморфизма нуклеотидных последовательностей (сайт-полиморфизма) ДНК.

Анализ полиморфизма длины  рестриктазных фрагментов ДНК. Большая часть вариаций в полинуклеотидной цепи геномной ДНК вызвана точковыми нуклеотидными заменами и некоторыми другими вариантами реорганизации нуклеотидных последовательностей - инверсиями, делециями и инсерциями. В результате в молекулах ДНК появляются новые или утрачиваются существовавшие ранее участки воздействия (сайты) особых ферментов - рестрикционных эндонуклеаз (рестриктаз), в которых они расщепляют полинуклеотидные цепи ДНК. Это, в свою очередь, обусловливает изменение длины получающихся рестриктазных фрагментов ДНК. Интересующие фрагменты ДНК можно визуализировать путем молекулярной гибридизации с соответствующим зондом; данный метод хорошо известен в молекулярной биологии нуклеиновых кислот как блот-гибридизационный анализ. С его помощью полиморфные участки генома обнаруживаются в виде имеющих разную длину гомологичных фрагментов ДНК, которые образуются после гидролиза геномной ДНК рестриктазами. Этот феномен получил название полиморфизма длины рестриктазных фрагментов (ПДРФ) ДНК.

Индивидуальный полиморфизм  длины рестриктазных фрагментов создает предпосылки для решения задач, связанных с индивидуализацией организма и установлением его биологических родственных связей с другими индивидуумами. Однако большинство полиморфных геномных локусов - потенциальных генетических маркеров - имеет только два варианта: дикий тип/мутация, то есть являются диморфными или диаллельными. Ценность диморфных маркеров невелика, потому что у многих людей может оказаться один и тот же вариант такого гена. Поэтому, как уже указывалось, индивидуализирующее значение имеют не любые, а только гипервариабельные полиморфные фрагменты.

Поскольку гипервариабельные локусы мультиаллельны, то информативность маркерных систем на их основе намного выше, чем информативность систем (как правило, диаллельных), базирующихся на единичных нуклеотидных заменах. Теоретически можно предполагать, что высокая локальная генетическая вариабельность вызвана не столько точковыми нуклеотидными мутациями или микроделециями/инсерциями, сколько другими механизмами, приводящими к более существенной реорганизации геномных последовательностей: транспозициями, неравными или незаконными рекомбинациями, проскальзыванием репликативного комплекса и т.п. Как оказалось, такие локусы достаточно распространены в геноме человека.

Наиболее примечательны  из них "минисателлитные" ДНК, впервые описанные в уже упоминавшейся работе Джеффриса. Это относительно короткие (10-60 нуклеотидных пар), рассеянные по геному, повторяющиеся нуклеотидные последовательности, имеющие тандемную организацию и демонстрирующие разную степень внутри-групповой гомологии. Число тандемных повторов в минисателлитных блоках (и следовательно, длина самих блоков) варьируется в широких пределах - от трех-четырех до нескольких тысяч; такие блоки представляют разные аллельные варианты мультиаллельных генетических локусов. В 1987 г. И. Накамура предложил называть такого рода генетические элементы локусами с варьирующимся числом тандемных повторов (рис. 3), или просто тандемными повторами с переменным числом звеньев (общепринятая английская аббревиатура VNTR - Variable Number Tandem Repeat).

Анализ митохондриальной ДНК

 Особая ценность данного  методического подхода обусловлена тем обстоятельством, что в целом ряде случаев для экспертизы могут быть недоступны идентифицирующие объекты, которые позволили бы прямо установить индивидуализирующие признаки погибших на уровне их хромосомной ДНК. Остается возможность только непрямой идентификации, например, путем использования в качестве идентифицирующих объектов биологических образцов, полученных от родственников устанавливаемых лиц. Однако в этих условиях решение судебно-медицинской задачи идентификации с помощью стандартного молекулярно-генетического анализа хромосомных маркеров сталкивается с серьезными трудностями.

Проблема в том, что  единственно возможная в таких  обстоятельствах схема непрямой, то есть опосредованной через родственников, идентификации дает доказательный  результат, если только в качестве индивидуализирующих  элементов используется достаточно большое число полиморфных хромосомных  локусов. Кроме того, часто приходится анализировать не близкородственную  вертикальную схему "родители-дети", а более далекую, например, "дед/бабка-внук" или "дядя/тетка-племянник" либо же горизонтальные схемы типа "брат-сестра" (в отсутствие родителей). В этих случаях речь идет о достаточно отдаленном родстве и о более вариантных схемах наследования ядерных генов-признаков. Когда генетическая дистанция, разделяющая родственников по вертикали, превышает одно поколение, или анализируются горизонтальные схемы родства, верификация родственных связей с помощью анализа одной лишь хромосомной ДНК оказывается проблематичной.

Напротив, типирование митохондриальной ДНК, по существу, позволяет выявлять родственные связи с помощью не близкородственных, а так сказать, трассирующих родословных маркеров. Одним из первых и наиболее ярких примеров использования митохондриальной ДНК в экспертном исследовании стала идентификация останков членов российской императорской семьи. Читатели "Вестника" знакомы с этой историей. Данная экспертиза положила начало серии работ, основанных на анализе мтДНК и проливающих свет на исторические события прошлого.

Такова, например, экспертиза предполагаемых останков нацистского преступника Мартина Бормана. На протяжении многих лет была распространена легенда о том, что Борману удалось остаться в живых и после окончания войны покинуть Германию. В 1972 г. в ходе строительных работ были обнаружены костные останки, которые по ряду косвенных признаков могли принадлежать Борману. Для окончательного пресечения спекуляций было проведено исследование мтДНК костных останков, которое выявило полное совпадение с мтДНК ныне живущих матрилинейных родственников Бормана. Такое совпадение с большой вероятностью подтвердило принадлежность костных останков исторической фигуре.

К событиям более далекого прошлого относится экспертиза предполагаемых останков принца Луи XVI. Согласно официальной истории, 10-летний сын Луи XVI и Марии-Антуанетты умер в парижской тюрьме в 1795 г. Однако многочисленные слухи свидетельствовали о чудесном спасении принца. Обнаружились даже люди, объявившие себя спасенным Луи XVII. Одним из них был Карл Вильгельм Наундорф, похороненный в 1845 г. в Нидерландах как Луи XVII. Для выяснения исторической истины был проведен сравнительный анализ мтДНК останков Наундорфа и ныне живущих родственников Марии-Антуанетты и параллельно - анализ мтДНК сохранившегося сердца мальчика, скончавшегося в 1795 г. в парижской тюрьме. Исследование исключило родство Наундорфа с родственниками Марии-Антуанетты (а следовательно, и его права наследника), поскольку выявило различия в их мтДНК, и установило совпадение нуклеотидных последовательностей мтДНК сердца и матрилинейных родственников Луи XVII, тем самым подтвердив официальную версию исторических событий.

В Российской Федерации судебно-экспертное использование методов типирования  митохондриальной ДНК регламентируется Методическими указаниями от 26 января 2001 г. Минздрава России № 4/2001 "Применение молекулярно-генетической индивидуализирующей системы на основе полиморфизма нуклеотидных последовательностей митохондриальной ДНК в судебно-медицинской экспертизе идентификации личности и установления биологического родства". С помощью этой технологии выполнен ряд идентификационных экспертиз по особо сложным уголовным делам, связанным с тяжкими преступлениями против личности. Экспертизы продемонстрировали эффективность технологии в части доказательного установления или исключения причастности подозреваемого лица к совершенному преступлению, позволили установить личности неопознанных погибших, идентификация которых оказалась невозможна с помощью каких-либо других методов. Примером может служить идентификация останков генерала МВД Г.Н. Шпигуна - заложника, погибшего в Чеченской Республике в 2000 г., идентификация останков украинского журналиста Г. Гонгадзе в 2001 г.