Forensische Genetik. Universitätsklinikum Essen. Institut für Rechtsmedizin. Forensische Spurenanalytik und Abstammungsbegutachtung
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- Kasimir Ursler
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1 Universitätsklinikum Essen Institut für Rechtsmedizin Forensische Genetik Forensische Spurenanalytik und Abstammungsbegutachtung Prof. Dr. rer. nat. Micaela Poetsch
2 Forensische Spurenanalytik Ziel: Identifikation Also die Zuordnung einer bestimmten Spur zu einer bestimmten Person! Denn Spuren bei einer forensischen Untersuchung sind Hinweise auf den Täter, auf das Opfer und/oder auf den Tathergang
3 Forensische Spurenanalytik Notwendig für die Identifikation sind Merkmale, die zwischen einzelnen Menschen unterschiedlich sind die sich im Laufe des menschlichen Lebens nicht verändern die in allen Zellen ein und desselben Menschen identisch sind die auch nach Lagerung unter schlechten Umweltbedingungen noch analysierbar sind
4 Forensische Spurenanalytik Blut Sperma Haare Mundschleimhautzellen Zellen der äußeren Haut Knochen Zähne Fingernägel Urin, Kot Schweiß, Tränen, Nasensekret Vaginalsekret
5 Forensische Spurenanalytik - Haare Haar, Pflanzenfaser oder Textilfaser? Menschliches Haar oder Tierhaar? Kopfhaar oder Körperhaar? Ist das Haar ausgerissen, abgeschnitten, abgequetscht oder versengt? Haarfarbe? Kann das Haar einer tatbeteiligten Person zugeordnet werden?
6 Forensische Spurenanalytik - Mundschleimhautzellen Speichelspuren / Mundschleimhautzellen Beißen oder Spucken Essen und Trinken Rauchen!
7 Forensische Spurenanalytik - Epithelzellen Zellen der äußeren Haut Immer, wenn man einen Gegenstand fest anfasst. Oder wenn etwas sehr häufig benutzt wird oder wenn etwas über längere Zeit in engem Kontakt mit der Haut gestanden hat. Das beinhaltet natürlich auch Würgemale oder Stellen starker körperlicher Gewalt!
8 Forensische Spurenanalytik - Spurensicherung Spurensicherung nach körperlicher Gewalt Blutspuren Spermaspuren andere Sekretspuren Haare Abrieb an potentiellen Bisswunden Abriebspuren an Stellen starker körperlicher Gewalt Sicherung von Epithelzellen mittels Abstrich Fremdmaterial unter den Fingernägeln?
9 Forensische Spurenanalytik - Spurensicherung Spurensicherung nach Einbruchsdiebstahl Blut an der eingeschlagenen Fensterscheibe Epithelzellspuren an Tür- oder Fenstergriff Epithelzellspuren an zurückgelassenem Werkzeug, an Flaschen, Gläsern, Löffeln, an Benzinkanistern nach Brandstiftung, oder am Lenkrad nach Autodiebstahl
10 Forensische Spurenanalytik - Spurensicherung Hinweise zur Spurensicherung Trocknen lassen! Keine Plastikverpackung! Keine Abstriche im Gelmedium!
11 Forensische Spurenanalytik juristische Aspekte Was steht in 81 Strafprozessordnung? molekulargenetische Untersuchung an Material von Beschuldigten (gem. 81a StPO) und anderen Personen, z.b. Zeugen und Geschädigte (gem. 81 c) sind zulässig soweit zur Feststellung der Abstammung oder der Tatsache, ob aufgefundenes Spurenmaterial von dem Beschuldigten oder dem Verletzten stammt weitergehende Feststellungen sind unzulässig bezieht auch die molekulargenetische Untersuchung aufgefundenen, sichergestellten oder beschlagnahmten Spurenmaterials ein
12 Forensische Spurenanalytik Exkurs Tiere Biologische Spuren umfassen nicht nur menschliches Material! Es wurden in Deutschland bereits Blut und Haare von Wild (Wilderei, Autounfall), Rindern (Diebstahl), Pferden (Diebstahl, Autounfall), Hunden und Katzen typisiert und individualisiert
13 Forensische Spurenanalytik Vortests zur Bestimmung der Spurenart Farbtests für den Nachweis von Blut Benzidin für den Nachweis von Hämoglobulin OBTI-Test für den Nachweis von humanem Blut (Antigen-Antikörper-Test) Farbtests für den Nachweis von Speichel Amylasetest Farbtests für den Nachweis von Spermasekret Saure Phosphatase Mikroskopische Untersuchungen Spermienköpfe Haarmorphologie
14 Forensische Spurenanalytik Grundlagen der DNA-Analyse Repetitive DNA Art Satelliten-DNA Mini-Satelliten (VNTR) (variable number of tandem repeats) Mikro-Satelliten (STR) (short tandem repeats) Länge der Repeats > bp bp 2 9 bp
15 Forensische Spurenanalytik Grundlagen der DNA-Analyse Short tandem repeats - STRs repetitive Sequenzen mit Di-, Tri-, Tetra- und Pentameren als Wiederholungseinheiten Anzahl der Repeats variiert von Mensch zu Mensch überwiegend in nicht-kodierenden Regionen des Genoms, einige wenige in Introns verschiedener Gene über alle Chromosomen verteilt unabhängige Vererbung Analyse möglich durch PCR Primer flankieren Repeatregion
16 Forensische Spurenanalytik Grundlagen der DNA-Analyse jedes Chromosom ist beim Menschen zweimal vorhanden (Ausnahme Geschlechtschromosomen) also auch jeder short tandem repeat zweimal vorhanden in unterschiedlichen Ausprägungen, genannt Allele
17 Forensische Spurenanalytik Methodik Auswahl der in der Forensik genutzten STRs kleine Fragmentlängen (nicht mehr als 400bp) viele Allele bekannte, möglichst gleichmäßige Verteilung der Allele in der zu untersuchenden Bevölkerung bekannte chromosomale Lokalisation unabhängige Vererbung bekannte, möglichst niedrige Mutationsrate Hardy-Weinberg-Gleichgewicht
18 Forensische Spurenanalytik Methodik Sensitivität Theoretisch reicht 1 DNA-Strang für die PCR Der Kern einer diploiden Zelle enthält etwa 6 pg DNA In der Praxis sollten mindestens 30 pg DNA für die Amplifikation der STRs eingesetzt werden (also mindestens 5 Zellen) Optimale DNA-Konzentration : 300 pg 1 ng
19 Forensische Spurenanalytik Exkurs Biostatistik 1 STR 10 Allele 55 Kombinationen 2 STR je 10 Allele Kombinationen 3 STR je 10 Allele Kombinationen 4 STR je 10 Allele Kombinationen 5 STR je 10 Allele Kombinationen 6 STR je 10 Allele Kombinationen 7 STR je 10 Allele Kombinationen 8 STR je 10 Allele Kombinationen Weltbevölkerung jetzt 8 Milliarden Cave : Allelhäufigkeiten!
20 Forensische Spurenanalytik Exkurs Biostatistik Allelfrequenzen D3S1358 Allel 12 0,0004 Allel 13 0,0064 Allel 14 0,1162 Allel 15 0,2507 Allel 16 0,2401 Allel 17 0,2144 Allel 18 0,1573 Allel 19 0,0122 Allel 20 0,0013 Allel 21 0,0002 Kombination 15/16 Häufigkeit = 0,12 2 STRs Häufigkeit = 0, STRs Häufigkeit = 0, STRs Häufigkeit = 4,3 x 10-8 Das entspricht 1 Person unter 23 Millionen Menschen!
21 Forensische Spurenanalytik Exkurs Biostatistik Bei der Berechnung werden immer verschiedene Hypothesen einander gegenüber gestellt. Wurde also an einer bestimmten Spur das Einzelprofil des Tatverdächtigen bestimmt, lauten die Hypothesen folgendermaßen: 1. Die DNA an der Spur stammt vom Tatverdächtigen. 2. Die DNA an der Spur stammt nicht vom Tatverdächtigen. Die Kombinationshäufigkeit der Allele des Tatverdächtigen gibt jetzt an, wie häufig sein Genotyp in der gewählten Bevölkerung vorkommt, und damit also, wie wahrscheinlich es ist, dass die DNA tatsächlich von ihm selbst stammt.
22 Forensische Spurenanalytik Mischspuren Definition Mischspur : in mindestens einem der analysierten STRs sind mehr als zwei Allele vorhanden Bewertung von Mischspuren 1. Mischspur mit Hauptspurenverursacher Biostatistische Berechnung wie bei einem Einzelprofil 2. Mischspur, in der in allen auswertbaren STRs alle Allele des Tatverdächtigen bestimmt werden können 1. Hypothese: Die DNA der Mischspur stammt vom Tatverdächtigen und einer unbekannten Person 2. Hypothese: Die DNA der Mischspur stammt von zwei unbekannten Personen 3. Mischspur, in der in allen auswertbaren STRs alle Allele des Opfers und des Tatverdächtigen bestimmt werden können 1. Hypothese: Die DNA der Mischspur stammt vom Opfer und vom Tatverdächtigen 2. Hypothese: Die DNA der Mischspur stammt vom Opfer und von einer unbekannten Person Bei 2. und 3. gibt die biostatistische Berechnung an, wie viel wahrscheinlicher es ist, dass die 1. Hypothese im Vergleich zur 2. Hypothese zutrifft. 4. Mischspur, in der nicht alle Allele der Vergleichspersonen bestimmt werden können Keine biostatistische Berechnung möglich
23 Forensische Spurenanalytik Auswertung Analyse gonosomaler STRs in der Spurenanalytik Insbesondere bei Vergewaltigungen relevant Mischspuren, in denen in den autosomalen STRs kein vollständiges DNA-Profil vom Tatverdächtigen dargestellt werden kann Zur Beantwortung der Frage, ob ein oder mehrere Männer die Spuren verursacht haben können
24 Forensische Spurenanalytik Auswertung Identifikation unbekannter Leichen über persönliche Gebrauchsgegenstände über potentielle Angehörige über eventuell vorhandene Vergleichsproben von Arzt/Krankenhaus (Blut- / Gewebeproben)
25 Forensische Spurenanalytik Probleme Problemspuren Haare ohne Wurzel Knochen Zähne Epithelzellspuren mit sehr geringem DNA-Gehalt Analyse der mitochondrialen DNA (mtdna)
26 Forensische Spurenanalytik Probleme Mitochondriale DNA (mtdna) ringförmiges DNA-Molekül der Mitochondrien aus ca Basenpaaren je nach Zelltyp in Kopien pro Zelle wird über die mütterliche Linie unverändert vererbt enthält variable Regionen hohe Mutationsrate durch schlechtere DNA-Reparatur-Mechanismen
27 Forensische Spurenanalytik Probleme Analyse der mtdna meist die hypervariablen Regionen des D-Loops (HVI und HVII) darstellbar nur durch Sequenzierung (nach PCR-Amplifikation) Auswertung im Vergleich zu bekannter Referenzsequenz (Anderson et al., 1981)
28 Forensische Abstammungsbegutachtung Einführung Abstammungsgutachten Zivilrecht unterhaltspflichtige Väter Väter mit Zweifeln Halbwaisen Strafrecht Tötung von Neugeborenen Vergewaltigung Inzest Erbstreitigkeiten Familienzusammenführungen im Rahmen von Asylanträgen
29 Forensische Abstammungsbegutachtung Methodik Untersuchungsmaterial überwiegend Mundschleimhautabstriche oder Blut seltener archiviertes Material aus der Pathologie z.b. Blinddarm, Mandeln Tumormaterial Immer öfter: Gewebe, Zähne, Knochen, die bei der Exhumierung der Leiche entnommen worden sind
30 Forensische Abstammungsbegutachtung juristische Aspekte Was steht im Gendiagnostikgesetz? Aufklärungspflicht des Gutachters Einwilligung aller beteiligten Personen erforderlich alternativ richterliche Anordnung sofortige Vernichtung des abgenommenen Materials, sobald es für die Gutachtenerstattung nicht mehr benötigt wird
31 Forensische Abstammungsbegutachtung Auswertung Bewertung der Ergebnisse Mindestens 15 STRs müssen untersucht werden, von mindestens 10 verschiedenen Chromosomen Ab vier Ausschlüssen ist der Mann als biologischer Vater ausgeschlossen Finden sich keine oder höchstens drei Ausschlüsse (=Mutationen!), wird die Wahrscheinlichkeit für die Vaterschaft berechnet
32 Forensische Abstammungsbegutachtung Auswertung Bewertung der Ergebnisse Vaterschaftswahrscheinlichkeit versus Ausschlusschance Vaterschaftswahrscheinlichkeit von mind. 99,9 % Prädikat praktisch erwiesen Allgemeine Ausschlusschance von mind. 99,999 % errechenbare Wahrscheinlichkeit, mit der ein zu Unrecht als Vater in Anspruch genommener Mann ausgeschlossen werden kann
33 Forensische Abstammungsbegutachtung Defizienzgutachten Komplexe Abstammungsfälle Das Y-Chromosom wird unverändert vom Vater auf den Sohn übertragen Brüder und Halbbrüder mit demselben Vater besitzen ein identisches Y-Chromosom Ein Mann vererbt sein X-Chromosom unverändert an alle seine Töchter Schwestern und Halbschwestern mit demselben Vater besitzen ein identisches X-Chromosom
34 Forensische Analytik Populationsgenetik Populationsgenetik Allelfrequenzen autosomaler und gonosomaler STRs zur biostatistischen Berechnung Haplotypfrequenzen der mtdna für biostatistische Aussagen Haplogruppen der mtdna für Aussagen zur Populationszugehörigkeit Allelfrequenzen weiterer Marker, z.b. Indels oder SNPs für Aussagen zur Populationszugehörigkeit oder äußeren Merkmalen
35 Forensische Analytik Populationsgenetik mtdna Haplotyp versus Haplogruppe Haplotyp: Gesamtheit der Veränderungen der mtdna im analysierten Bereich, spezifisch für eine Person Haplogruppe: ganz bestimmte (eine oder wenige) Veränderungen in der mtdna definieren eine Haplogruppe, relativ spezifisch für eine geografische Region oder eine definierte Population
36 Forensische Analytik Populationsgenetik Insertions- und Deletionspolymorphismen (InDels oder DIP) Meist biallelische Polymorphismen, d.h. entweder Wildtyp und Insertion oder Wildtyp und Deletion Länge von Insertion oder Deletion zwischen 4 und 50 bp Auf Autosomen und Gonosomen Analyse ähnlich der STR-Analyse über die Länge der PCR-Fragmente Unterschiedliche Verteilung der Allele in verschiedenen Populationen
37 Forensische Analytik Populationsgenetik Single nucleotide polymorphism (SNP) Veränderungen einzelner Basen der DNA liegen außerhalb von Genen und regulatorischen Regionen Analyse in der forensischen Genetik problemlos möglich oder innerhalb von Genen Mögliche Bedeutung für Krankheiten oder phänotypische Ausprägung
Molekulare Spurenanalytik und Abstammungsbegutachtung. Dr. rer. nat. Micaela Poetsch, Institut für Rechtsmedizin, Universitätsklinikum Essen
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