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DNA

Dna fingerprinting: come la scienza scova i criminali.

In questo articolo ti dimostrerò come la biologia forense riesca ad incastrare i criminali more tips here. Dopo averlo letto, guarderai CSI da un altro punto di vista.

ID COME IMPRONTE DIGITALI.

Le nostre dita lasciano tracce invisibili ma indelebili su ogni superficie che tocchiamo. Queste sono le impronte digitali, osservate già nella metà del ‘600 dallo scienziato Marcello Malpighi. Tuttavia, solo alla fine del 1800 Henry Faules, medico e missionario scozzese, osservò come le impronte digitali fossero personali e fondamentali nei casi giudiziari. (Fortunato, 2008)

Con gli anni, la medicina legale e la biologia forense sono progredite, rivelando che non solo le nostre dita lasciano impronte rilevabili e uniche, ma anche il nostro DNA lascia tracce personali in ogni luogo in cui passiamo. Dunque, possibilmente, anche in una scena del crimine. Questa scoperta fu portata a termine dal genetista britannico Alec Jeffreys, nel 1984, e prese il nome di DNA fingerprinting, tradotto in impronta digitale del DNA.

La sensazionale scoperta di Jeffreys fu subito utilizzata nel caso dei due omicidi di Narborough, in Inghilterra, commessi nel 1986. Un uomo aveva confessato solo uno dei due omicidi commessi. Jeffreys fu chiamato dalla polizia e dimostrò che un unico uomo era coinvolto negli omicidi. Gli agenti erano alle prese nell’interrogare un altro sospettato, per loro il principale, e furono perciò stupiti e increduli dalle affermazioni di Jeffreys, così che l’esame fu ripetuto molte volte prima di essere accolto come veritiero e il colpevole (quello vero) fu poi arrestato. (Watson, 2013)

Cos’aveva scoperto Jeffreys.

In cosa consisteva la scoperta di Jeffreys? Il genetista inglese ritenne che l’identificazione di un colpevole fosse possibile sfruttando la tipizzazione (una tecnica che permette di ottenere un’impronta genetica diversa per ogni uomo) di geni del DNA altamente polimorfici, ossia altamente variabili all’interno di una popolazione. In questo modo, la possibilità che due campioni siano identici per quei dati geni è molto bassa. I geni più informativi sono detti ipervariabili, cioè costituiti da un numero variabile di sequenze ripetute unite in tandem (15 -70 bp). Questi geni ipervariabili vengono chiamati, tecnicamente, VNTR (Variable Number Tandem Repeat) o minisatelliti.
Tuttavia, l’utilizzo dei minisatelliti era piuttosto complicato, a causa di profili non sempre chiari e difficilmente interpretabili. Con il procedere degli anni, si affinarono le conoscenze e si comprese che i minisatelliti erano effettivamente composti da troppe paia di basi per poter dare risultati assoluti. Per questo motivo, si passò all’utilizzo di altre sequenze di DNA, chiamate microsatelliti o STR (Short Tandem Repeat), composte da un minimo di 2 a un massimo di 7 paia di basi ripetute in tandem, contro le fino a 70 dei VNTR.

Queste sequenze sono altamente variabili all’interno di una popolazione e, a causa della dimensione ridotta di un allele, per amplificare ogni sequenza è possibile utilizzare una PCR con primers che si ibridino nelle zone ai lati della detta sequenza. (Russell 2008, Watson 2013)

Vuoi sapere come funziona la PCR? Te lo spiego in questo articolo. Clicca sul link!

Ma come mai queste sequenze sono così variabili all’interno della popolazione? Questo evento è dovuto a un fenomeno chiamato slippage replicativo. Infatti, durante la replicazione del DNA, quando il macchinario replicativo arriva su sequenze altamente ripetute come i microsatelliti, la DNA polimerasi fatica a “tenere il segno” delle basi effettivamente replicate e si confonde replicando in maniera errata una o più basi, o non replicandone affatto. Queste sono di fatto mutazioni a carico del DNA, ma non vengono rilevate dai meccanismi di correzione del DNA, poiché non causano un mismatch in fase di riappaiamento della doppia elica. Tieni comunque conto che in alcune zone specifiche del genoma, lo slippage della DNA polimerasi può causare malattie molto gravi come la Corea di Hunghtinton, mentre in altre zone non hanno effetti patologici e influenzano solo la variabilità di queste sequenze all’interno di una popolazione che, di conseguenza, sarà elevatissima.

Gli STR sulla scena del crimine.

Il Federal Bureau of Investigation (FBI) ha ulteriormente migliorato la tipizzazione del DNA e ha selezionato un gruppo di 13 STR da utilizzare nelle indagini. Di questi, 12 sono presenti negli autosomi, i cromosomi che non contengono informazioni specifiche sul sesso dell’individuo, mentre uno di questi STR si trova su una regione del cromosoma Y omologa al cromosoma X. Questa sintetizza per l’amelogenina, una proteina secreta dagli ameloblasti e che concorre nella produzione dello smalto dei denti. Il gene dell’amelogenina, sul cromosoma X, a differenza di quello sul cromosoma Yha una delezione di 6 paia di basi.

Di conseguenza è possibile rilevare tramite PCR se il DNA ritrovato sulla scena del crimine è femminile o maschile: nel primo caso, il risultato della PCR presenterà solo un “picco”, poiché le donne presentano un genotipo XX

Al contrario, nel caso di un individuo maschio, si presenteranno due picchi, poiché gli uomini presentano un genotipo XY. (FBI, 2001) (Watson et al, 2015)

C’è da dire, tuttavia, che l’analisi del DNA in campo forense non si basa solo su minisatelliti e microsatelliti. Una terza tecnica utilizzata è l’analisi degli RFLP (Restriction Fragment Lenght Repeat). In questo caso si purifica il DNA di interesse e lo si taglia con enzimi di restrizione, ossia enzimi ricavati da batteri in grado di idrolizzare regioni specifiche all’interno del DNA (in pratica, sono in grado di tagliare il DNA in corrispondenza di determinate sequenze di DNA). In seguito, si procede con una Southern Blot, ibridando con una sonda a DNA precedentemente marcata radioattivamente o con fluorocromi. Le differenze tra due campioni sono rilevate dalla differenza nel numero di bande che si presentano al termine dell’analisi, se si osserva uno stesso sito RFLP. Questa tipologia di analisi è tuttavia piuttosto imprecisa, poiché non tutte le sequenze possono essere analizzate con enzimi di restrizione e dunque non si ha assoluta certezza dell’unicità del profilo trovato. (Russell 2008)

Ecco perché, al giorno d’oggi, la tecnica più utilizzata è sicuramente lo studio dei microsatelliti: si tratta, infatti, di una tecnica informativa e praticamente infallibile. Questo è sicuramente dovuto al fatto che, per questa tipologia di analisi, non si utilizza la PCR convenzionale, che potrebbe causare errori grossolani. In questi casi, si utilizza la Multiplex PCR. Questa tecnica sfrutta l’utilizzo di coppie di primer marcati in fluorescenza che si appaiano ai lati dei microsatelliti, amplificandoli tutti contemporaneamente. In seguito, alcune sofisticate strumentazioni permettono di analizzare, con un raggio laser, il frammento amplificato, identificandone la lunghezza. Il software, poi, crea un grafico corrispondente ai dati raccolti per ogni microsatellite analizzato e lo confronta con il campione d’interesse. Se vi è corrispondenza, allora, il sospettato era sulla scena del crimine, senz’ombra di dubbio. A dimostrare la sua colpevolezza, ci penserà poi la Giuria. (Watson, 2013)

Il test del DNA è infallibile?

Se l’analisi viene effettuata in maniera corretta e salvo artefatti dovuti allo stuttering (inceppamento) della DNA polimerasi nella multiplex PCR, sì. Questo per un semplice fatto statistico. Infatti, senza un’accurata analisi statistica, il test del DNA è assolutamente inutile. Per ogni Locus STR è associata una frequenza nella popolazione. La frequenza di un profilo di 13 STR è data dalla moltiplicazione delle frequenze singole di ogni microsatellite. Nella maggior parte dei casi si osserva non solo che il profilo è unico, ma che per avere un altro profilo identico servirebbe più del doppio della popolazione mondiale attualmente vivente. (Watson, 2013)

Nonostante questo, i test del DNA, in sede giuridica, non sono sempre accolti come assolutamente veri. Si pensi, per esempio, al drammatico caso di O.J. Simpson, ex giocatore di Football ed attore. Il 24 Gennaio 1995, nella casa di Simpson furono ritrovati i cadaveri della ex moglie Nicole Brown e dell’amico Ronald Lyle Goldman. O.J. Simpson era l’unico sospettato ma, al termine del primo processo, l’ex atleta fu assolto. Questo a causa del fatto che, secondo la difesa, le prove sulla scena del crimine erano state contaminate. Dunque, il test del DNA non poteva essere attendibile. (Semprini 2008, Ulivi, 2015)

Così, per evitare la contaminazione, i campioni di DNA raccolti devono essere conservati in sacchetti di carta e non in buste di plastica. Infatti, queste tratterrebbero l’umidità, che potrebbe causare crescite di batteri e muffe. Inoltre, la prova deve sempre essere catalogata e sorvegliata, seguendo un processo chiamato catena di custodia. (Watson, 2013)

Quello che vediamo nelle serie TV poliziesche è dunque vero? In parte, sì. La possibilità di poter analizzare e tipizzare il DNA ha permesso di incastrare assassini o scagionare persone assolutamente innocenti. Tuttavia, le ingiustizie in campo penale avvengono quotidianamente: la verità è scritta nel test del DNA, ma non tutti sono in grado di comprenderla.

BIBLIOGRAFIA

 

A cura di Matteo Bizzotto. Revisionato da Giulia Ciceri.


About the Author : Matteo Bizzotto

Studente di biotecnologie. Appassionato di ricerca. Intraprendente. Carismatico.

3 Comments
  1. […] anche “Biocemento: come costruire edifici in grado di autoripararsi.” “Dna fingerprinting: come la scienza scova i criminali.” E “Come spiegare a tua nonna che studi […]

  2. […] bolla prossima a scoppiare. Tuttavia vi sono stati casi che hanno riscosso notevole successo: in ambito forense, e legale, le analisi del DNA sono ampliamente accettate. La produzione di insulina tramite […]

  3. […] genetica con la patologia. L’ipotesi alla base di questo tipo di studi è che diversi polimorfismi genetici le varie “forme” di una sequenza genetica che possono dare luogo a piccole differenze […]

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