Tin chuyên ngành

Ứng dụng SNPs trong Giám định ADN

Ngày đăng : 17-02-2022
Ngày cập nhật: 17-02-2022
Tác giả: Gentis
Giám định ADN đã ra đời vào giữa những năm 80 của thế kỷ XX, mang lại nhiều lợi ích cho con người và xã hội. Vậy SNPs là gì và tính ứng dụng của nó trong Giám định ADN như thế nào? Cùng tìm hiểu bài viết này từ Đại tá Hà Quốc Khanh - Nguyên Giám đốc Trung tâm Giám định ADN (Viện khoa học hình sự) - Cố vấn khoa học cấp cao GENTIS.

Công nghệ ADN là một trong những lĩnh vực khoa học mũi nhọn của thế kỷ XXI, đã có bước phát triển rất nhanh chóng, mang lại nhiều lợi ích cho con người và xã hội. Trong số những đối tượng được hưởng lợi từ lĩnh vực khoa học công nghệ này phải kể đến ngành điều tra tội phạm. Bởi lẽ nhiều vụ án quan trọng tưởng như bế tắc, nhưng với một dấu vết nhỏ có nguồn gốc từ cơ thể người, các giám định viên cũng có thể tìm ra được ai là người đã để lại dấu vết đó. Đây chính là lĩnh vực giám định ADN.

Giám định ADN đã ra đời vào giữa những năm 80 của thế kỷ XX bởi phát hiện ra tính đặc trưng cá thể người trong cấu trúc phân tử ADN của Sir Alex Jeffreys và phát minh ra phản ứng nhân bội ADN của Kary Mullis. Ngay từ khi ra đời, công nghệ ADN đã phục vụ có hiệu quả cho công tác điều tra tội phạm, chính vì vậy thuật ngữ Forensic DNA (tạm dịch là ADN hình sự) đã ra đời và tồn tại đến ngày nay. Kể từ đó đến nay lĩnh vực giám định ADN ngày càng phát triển và hoàn thiện cả về trang thiết bị và quy trình công nghệ nhằm đáp ứng có hiệu quả cao nhất cho công tác đấu tranh và phòng chống tội phạm cũng như các yêu cầu của của công dân.

Giám định ADN là dựa vào tính đặc trưng cá thể và các nguyên lý di truyền của phân tử ADN thông qua việc phân tích tính đa hình của chúng về chiều dài của các đoạn lặp VNTRs (Variable Number of Tandem Repeat), STRs (Short Tandem Repeat) và đa hình về trình tự của các đơn nucleotide SNPs (Single Nucleotide Polymorphism). Giám định ADN dựa trên tính đa hình của các đoạn lặp ngắn STRs được coi là “tiêu chuẩn vàng” vì tính vượt trội của nó. Tuy nhiên phân tử ADN trong dấu vết hay mẫu vật xét nghiệm không phải khi nào cũng tồn tại ở dạng nguyên vẹn bởi các tác động của yếu tố ngoại cảnh hay bởi sự tồn tại của chính nó. Do vậy, phân tích các SNPs là một giải pháp hữu hiệu trong các trường hợp như vậy khi cần xác định cá thể hay quan hệ huyết thống.

Vậy SNPs (còn gọi là SNIP) là gì? SNPs xảy ra do sự biến đổi trong trình tự phân tử ADN của các nucleotide A, G, T và C ở một điểm nhất định. Mỗi cơ thể có nhiều SNPs khác nhau tạo nên một kiểu ADN đặc trưng cho cá thể đó. Chẳng hạn, trình tự ADN của một cá thể nào đó là AGTCCCGT, nhưng ở cá thể khác lại là AGTCACGT. Như vậy tại vị trí  thứ 5 đã có sự thay đổi và khác nhau ở vị trí này, do đó được gọi là SNP. SNPs tồn tại trong genome, nằm ngoài vùng mã hóa. Các nhà khoa học đã xác định được hàng triệu SNP khác nhau; các SNPs chỉ có 2 alen tạo nên 6 kiểu tổ hợp: A/G, C/ T, A/T, C/G, T/G, A/C. Tỷ lệ đột biến của SNP thấp, khoảng 1/100 000 000.

Ngay từ năm 1989 đã có những nghiên cứu về SNP, đến những năm trở lại đây SNPs đã được ứng dụng khá phổ biến trong truy nguyên cá thể, xác định quan hệ huyết thống, xác định một số đặc điểm kiểu hình và nguồn gốc chủng tộc. Ưu điểm nổi trội của SNPs là phân tích được nhiều các đặc điểm (marker) khác nhau, mỗi cá thể có nhiều SNPs khác nhau đã tạo nên tính đặc trưng cho cá thể đó. Có đến 85% - 90% các biến thể trình tự ADN người thuộc SNP; đây được coi là nguồn nguyên liệu rất phong phú dùng cho xác định quan hệ huyết thống và truy nguyên cá thể. Kích thước các SNPs thường nhỏ (100 cặp bazơ) nên có lợi thế trong việc phân tích các mẫu ít nhiều đã bị biến tính, đứt gẫy. Mặt khác, khi phân tích các SNPs sẽ không có hiện tượng nhiễu (stutter) và cần ít lượng ADN đầu vào.

Tuy nhiên, do SNPs có ít alen ở mỗi locus gen nên tính đa hình không cao do đó phải sử dụng nhiều đặc điểm (marker). Theo tính toán của các nhà khoa học, khi phân tích khoảng 50 SNP thì độ tin cậy đạt tương đương với hệ CODIS (13 locus STR) của Mỹ. Số lượng SNPs cần thiết để phân tích trong thực tế rất dao động vì nó phụ thuộc vào tần xuất alen của mỗi quần thể khác nhau. Vì vậy, hiện nay phần lớn các phòng thí nghiệm đều phân tích từ 50 đến 100 SNP. Nếu phân tích 90 SNP thì độ tin cậy đạt gần như tuyệt đối. Để phân tích các SNPs, các hãng đã chế tạo các bộ Kit chuyên dụng và phân tích trên máy giải trình tự gen thế hệ mới (NGS). Việc phân tích và biện luận kết quả đều dựa trên quy luật di truyền Mendel và di truyền quần thể Hardy – Weinberg; cơ sở tính độ tin cậy dựa vào tần xuất alen của các SNPs trong quần thể.

Trong những năm gần đây GENTIS là một đơn vị xét nghiệm đã nghiên cứu và ứng dụng thành công SNP trong xác định quan hệ huyết thống không xâm lấn, mở ra một hướng đi mới trong xác định huyết thống và cá thể tại Việt Nam.

Ví dụ sau đây mô tả khái quát về phương pháp phân tích SNP:

  • Xác định quan hệ huyết thống:

SNP

Locus

 

rs

1005533

rs

10092491

rs

1015250

rs

1024116

rs

1028528

rs

1031825

rs

1048710

rs

10495407

rs

1058083

rs

10773760

Mẫu bố

GA

CC

GG

GA

GG

AC

GC

GA

AG

GG

Mẫu con

GA

TC

GG

GG

GG

AA

GG

AA

AG

AG

 

Căn cứ vào kết quả trong bảng cho thấy giữa mẫu của bố và con đều cho nhận đầy đủ 10 SNP ở các SNP kể trên. Do đó người bố này không được loại trừ là bố đẻ của đứa trẻ. Để khẳng định là bố đẻ thì cần phải phân tích thêm các SNPs và tính độ tin cậy PI.

  • Truy nguyên cá thể:

SNP

Locus

 

rs

1005533 

rs

10092491

rs

1015250

rs

1024116

rs

1028528

rs

1031825

rs

1048710

rs

10495407

rs

1058083

rs

10773760

Dấu vết

hiện trường

GA

 

TC

GG

GG

AG

AC

CC

GA

GG

AA

Mẫu

đối tượng

GA

TC

GG

AA

CC

GC

GA

GA

AG

GG

 

Với kết quả trong bảng cho thấy dấu vết ở hiện trường và mẫu thu của đối tượng khác nhau ở 6 SNP, do đó đối tượng không phải là người đã để lại dấu vết ở hiện trường vụ án.

Xin minh họa cụ thể một vụ việc trong xác định quan hệ huyết thống được giải quyết bằng phân tích các SNPs.

  • Phân tích 24 autosomal STR:

Locus

 Mẹ

 Con

 Bố

Locus

Mẹ

Con

Bố

D8S1179

15/15

10/15

10/13

D18S51

13/16

16/19

13/15

D21S11

30/31

29/31

31/32.2

D5S818

11/13

11/13

11/12

D7S820

11/11

11/11

11/12

FGA

23/24

24/25

23/23

CSF1PO

11/12

12/12

10/11

Penta D

9/11

11/11

12/13

D3S1358

16/17

16/16

14/15

Penta E

14/17

12/17

11/14

TH01

9/9

9/9

9/9

D12S391

18/22

18/22

19/21

D13S317

10/11

11/12

8/11

D6S474

14/18

17/18

14/14

D16S539

9/11

11/12

13/13

D22S1045

15/17

15/16

17/17

D2S1338

19/23

19/23

20/23

D10S1248

13/13

12/13

14/17

D19S433

14/15.2

13.2/15.2

13.2/14

D2S441

11.3/12

11.3/14

10/12

vWA

17/19

17/18

17/18

D5S2500

17/17

17/18

14/18

TPOX

8/8

8/11

8/11

D8S1132

19/19

19/22

19/20

 Từ kết quả trên, người bố giả định đã được loại trừ không phải là bố đẻ; còn người mẹ giả định không được loại trừ vì đã cho nhận đầy đủ các alen của 24 locus STR giữa mẹ và con. Tuy nhiên người mẹ này lại kiên quyết phản đối không thừa nhận đó là con của mình. Trước tình huống như vậy các nhà chuyên môn đã phải sử dụng phân tích nhiều bộ kit khác nhau và một trong đó là phân tích SNP. Cụ thể là:

SNP

rs

1358856 

rs

1410059 

rs

1478829 

 

rs

1523537 

rs

1554472 

rs

1821380 

rs

2073383 

rs

214955 

rs

2272998 

rs

2503107 

rs

2567608 

rs

279844 

Mẹ

A

C

T

CT

T

CG

CT

G

CG

A

A

AT

Con   

A

CT

AT

T

T

G

C

A

CG

AC

AG

A

SNP 

 

rs

560681

rs

6444724

rs

6591147

rs

6811238

rs

7205345

rs

7229946

rs

740598

rs

7520386

rs

7704770

rs

985492

rs

987640

Rs

9951171

Mẹ

AG

CT

CT

GT

CG

G

G

AG

A

C

T

G

Con  

AG

CT

CT

G

CG

A

G

A

A

T

T

A

 

Với kết quả phân tích SNP đã chỉ ra rằng người mẹ này cũng không phải là mẹ đẻ của cháu bé vì đã được loại trừ ở 4 locus SNP. Vậy tại sao lại như vậy? Qua quá trình xác minh của cơ quan chức năng cùng với việc phân tích mẫu ADN của các đối tượng nghi vấn khác đã xác định được là: cháu bé này là đứa con bị bỏ rơi, không có người nhận và được đặt trước cửa nhà một gia đình có bà mẹ kể trên để vu oan. Sau đó bà mẹ này đã trình báo lên cơ quan chức năng và yêu cầu được giám định ADN của những người nghi có liên quan. Cuối cùng đã xác định được bà mẹ đẻ của cháu bé chính là em gái của  người bố đẻ của cháu bé (tức loạn luân giữa anh trai/em gái).

Trường hợp giữa 2 người ngẫu nhiên mà có thể cho nhận alen ở tất cả 24 locus autosomal STR là rất hiếm nhưng không phải là không có như trường hợp vừa nêu trên. Do vậy cần phải có nhiều bộ kit và các phương pháp phân tích khác nhau để tránh sai sót.

Đại tá Hà Quốc Khanh


ĐĂNG KÝ DỊCH VỤ TẠI GENTIS
Cảm ơn Quý khách đã tin tưởng sử dụng dịch vụ của GENTIS,
Quý khách vui lòng điền thông tin bên dưới để được hỗ trợ,
tư vấn một cách tốt nhất!
Đối tác