DNA-fingerprint2Dertig jaar geleden ontdekte geneticus Alec Jeffreys een methode om personen van elkaar te onderscheiden op basis van hun DNA. Met deze genetische vingerafdruk is ieder mens op aarde te identificeren. Wat betekende deze ontdekking voor de wetenschap?

Dat het DNA van ieder mens uniek is, was al bekend voor Jeffreys begin jaren tachtig het DNA-fingerprinting ontdekte. Maar een manier vinden om een persoonsspecifieke ‘vingerafdruk’ uit het DNA te halen, betekende in 1984 een grote doorbraak. Voor zijn pionierswerk ontving de Engelsman onlangs ‘s werelds oudste prijs voor de wetenschap, de Royal Society’s Copley Medal, die de prestigieuze Royal Society jaarlijks uitreikt. Wat Jeffreys bedacht, was een methode om plaatsen op het DNA die van persoon tot persoon sterk verschillen zichtbaar te maken. Ook al is 99.9% van het DNA in ieder mens hetzelfde, toch blijven er genoeg plaatsen over op het genoom waarvan de samenstelling varieert. Zulke mysterieuze gebiedjes heten minisatellieten en een mens heeft er wel duizenden van verspreid over het genoom. Zo’n minisatelliet bestaat uit een DNA-sequentie van 10 tot 100 basenparen die twee tot een paar honderd keer achter elkaar herhaald wordt. Omdat het aantal herhalingen tussen mensen zo varieert, verschilt de lengte van jouw set minisatellieten met die van iedereen om je heen. Tenminste, zolang diegenen niet aan jou verwant zijn; de lengte van de minisatellieten van naaste familieleden kan wel sterk overeen komen.

Een genetisch vingerafdruk opstellen: hoe gaat dat?

Laboranten isoleren DNA uit bijvoorbeeld bloed, speeksel of sperma. Toegevoegde enzymen knippen de DNA-streng op specifieke plaatsen doormidden, zodat er losse fragmenten overblijven. De fragmenten worden op grootte gescheiden met gel-elektroforese: een scheidingsmethode waarbij het negatief geladen DNA onder invloed van een elektrisch veld richting de positieve pool door de gel heen ‘loopt’. Daarbij gaan de kleinere fragmenten sneller dan de grotere. Met radioactieve markers zijn de fragmenten zichtbaar te maken. Omdat de lengte van de minisatellieten, en daarmee van de fragmenten, van persoon tot persoon verschilt, is het resultaat een uniek bandenpatroon: onze persoonlijke streepjescode.
Nadeel van ‘fingerprinting’ is dat deze methode veel DNA vereist, wat niet altijd voorhanden is. Tegenwoordig is het DNA uit een paar cellen al genoeg om een profiel mee te maken, omdat het eerst wordt vermeerderd. Een andere belangrijke verbetering is dat een computer de DNA-kenmerken nu analyseert, en deze weergeeft als een reeks getallen. Zo’n digitaal DNA-profiel is veel makkelijker te bewaren en te delen dan een fotofilm van een gel.

Misdrijven
De identificatie van deze unieke patronen zette vooral het forensisch onderzoek op zijn kop. Na hun vondst ontwikkelden Jeffreys en zijn team een versie van DNA fingerprinting speciaal voor toepassing in dit veld. De techniek kwam in 1987 op de markt en is nu de standaard bij het oplossen van geweld- en zedendelicten. Forensisch onderzoekers vergelijken DNA-profielen om aan te tonen dat een bepaald spoor, zoals bloed of haren, wel of juist niet van een verdachte afkomstig is. Daarbij kijken ze meestal naar 10 minisatellieten. De kans dat twee niet verwante mensen een identiek profiel hebben is verwaarloosbaar klein: minder dan één op een miljard.

Lex Meulenbroek, deskundige biologische sporen en DNA-onderzoek bij het Nederlands Forensisch Instituut, kan zich niet meer voorstellen dat we het ooit zonder deden. In zijn boek ‘Kroongetuige DNA’, dat dit jaar verscheen, vertelt hij dat de methode in Nederland jaarlijks tienduizenden keren wordt ingezet. ‘Het is van belang bij het vinden van de dader, het vrijpleiten van een verdachte en het identificeren van een onbekende dode’, aldus Meulenbroek. De eerste DNA-zaak in Nederland en Engeland leidde tot vrijspraak van een verdachte. Meulenbroek is ervan overtuigd dat deze personen zonder hun DNA-profiel onschuldig achter de tralies waren verdwenen.

Bestrijding van tuberculose
Ook in de bestrijding van infectieziekten betekende de introductie van de genetische vingerafdruk een ommezwaai. Sinds 1993 sturen laboratoria in Nederland vrijwel alle bacteriestammen die ze onder handen krijgen naar het Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieu (RIVM). Daar wordt standaard een DNA-vingerafdruk gemaakt en opgeslagen. ‘Als twee huisgenoten bijvoorbeeld allebei tuberculose hebben, dan kunnen we door de bacteriële DNA-vingerafdrukken te vergelijken zien of ze met dezelfde tuberculosestam besmet zijn. Dat helpt bij het in kaart brengen van de verspreiding’, vertelt Indra Bergval, die onderzoek doet naar de tuberculosebacterie bij het Koninklijk Instituut voor de Tropen (KIT) in Amsterdam.

‘De techniek is erg makkelijk in gebruik. Maar het manke eraan is dat de fingerprint behalve een vergelijking tussen twee bacteriestammen weinig extra informatie verschaft’, zegt Bergval. ‘Met de antibioticaresistentie van veel bacteriesoorten willen we ook informatie hebben over resistentiegenen.’ Daarom ontwikkelden Bergval en haar collega’s een genetische methode die wél tegelijkertijd informatie over het type bacteriestam en het resistentieprofiel geeft. Daarnaast sequencen zij geregeld het hele genoom van een opgedoken bacterie. ‘Maar de DNA-fingerprint blijft de standaard. Niet alleen bij tuberculose, ook bij infecties veroorzaakt door andere bacteriën als MRSA of E. coli.’

Menselijke genetica
En Jeffreys? Die zet zijn werk aan de University of Leicester naar genetische variatie tussen mensen voort. Afgelopen jaren ontdekte hij een hoop details van de manier waarop ons DNA muteert en zich herschikt tijdens de celdeling. Dankzij nieuwe inzichten weten we nu bijvoorbeeld dat minisatellieten naast zogenoemde recombinatie-‘hotspots’ liggen: gebiedjes in het genoom waar het DNA van de ouders flink gemengd wordt tijdens de celdeling. De DNA-sequenties van de meeste minisatellieten hebben waarschijnlijk geen functie. Maar Jeffreys werk toont aan dat sommige minisatellieten deel zijn van de genetische code voor bepaalde eiwitten die weer belangrijk zijn om het DNA af te lezen. Onze genetica zit maar ingewikkeld in elkaar. Het is vooralsnog wachten op de dag waarop we écht begrijpen waarom de 7 miljard mensen op aarde zo verschillend zijn van elkaar.

Dit achtergrondartikel verscheen 14 augustus in het Eos Weekblad op tablet en op de website van Eos

Reageer