Genetica Forense

GENETICA FORENSE

LA MOLECULA DEL ADN

El ácido desoxirribonucleico, frecuentemente abreviado como ADN y también DNA, del ingles DeoxyriboNucleic Acid, es una molécula que forma parte de todas las células y que contiene la información biológica del organismo ya sea esta visible (características físicas o fenotipo) o no visible (características genéticas o genotipo) y que se encuentra organizada dentro de unos filamentos microscópicos dentro del núcleo llamados cromosomas.

En las células humanas, el ADN nuclear se encuentra organizado en 23 parejas de cromosomas, 22 de ellas se conocen como autosomas y una mas como cromosomas sexuales: X o Y; cada padre biológico hereda a sus hijos la mitad de sus cromosomas.

El ADN posee toda la información codificada para la construcción de estructuras y la activación de todas las funciones celulares de un individuo a través de un “lenguaje genético escrito en clave” al interior de la molécula; JAMES WATSON y FRANCIS CRICK en 1953 descubrieron ese “sistema de información” en el ADN.

Hoy sabemos que la molécula tiene forma de doble filamento, cuyas dos hebras se disponen en espirales paralelas recordando una escalera de caracol. Los peldaños de la escalera están formados por moléculas mas pequeñas llamadas “bases nitrogenadas” (ATCG) las cuales  se disponen en parejas, formando el interior de la molécula  mayor que es el ADN.

Como puede observarse, a lo largo del ADN, las bases nitrogenadas forman dos columnas internas de “letras”,  manteniendo una regla básica de complementariedad: La A, solo hace pareja con la T y la C, con la G. hoy en día se sabe que el genoma humano esta formado por 3.000 millones de parejas de bases en una molécula de ADN obtenida de una sola célula del cuerpo humano.

EL ANALISIS DE ADN

El análisis pericial del ADN también llamado prueba genética se ha convertido en un recurso valioso y de gran utilidad en la resolución de casos judiciales relacionados con la identidad biológica. Es una prueba basada en el estudio de la diversidad genética humana, que permite individualizar e identificar personas involucradas en distintos tipos de casos.

Hasta la introducción de las técnicas de biología molecular, la identificación biológica de un individuo como fuente particular de una evidencia con fines forenses se basaba fundamentalmente en el análisis de los llamados marcadores eritrocitarios y leucocitarios, y otras proteínas de la sangre  y de los tejidos, que presentan cierto grado de variabilidad de unas personas a otras (polimorfismo) y que permiten la diferenciación entre ellas hasta cierto grado ya que presentan limitación es importantes en determinados casos como bajo poder de discriminación, reacciones cruzadas con otros antígenos y su perdida a medida que transcurre el tiempo.

En la actualidad, la resolución de los casos forenses sobre la identidad biológica se basa en el análisis de fragmentos de ADN o polimorfismos genéticos gracias a que es una molecula mas estable, se puede aislar de cualquier muestra biológica, es mas polimórfica y es universal.

Los polimorfismos genéticos son regiones o secuencias hipervariables de ADN, presentes en todos los individuos, que se distribuyen a lo largo del genoma. Su gran utilidad e importancia viene dada por la variabilidad que presentan entre las personas. Las distintas variedades de cada región, ubicadas en un sitio (locus) especifico, se denominan alelos.

La mayoría de los polimorfismos que se utilizan en genética forense son zonas del genoma que no tienen expresión génica por lo que se localizan en el ADN “no codificante”, y se encuentra en el ADN nuclear y en el ADN mitocondrial.

Esas zonas corresponden a regiones de ADN repetitivo dispersas en todo el genoma y dentro de estas se encuentran los microsatélites o STRS (Short Tandem Repeats) que fueron descritos inicialmente por Weber y May (1989) y están constituidos por secuencias pequeñas de ADN de 2 a 7 pares de bases (pb) organizadas en bloque y que se repiten un numero variado de veces dando lugar a alelos de tamaño aproximado entre 80 y 400 pb.

Al analizar el ADN de un individuo es posible determinar en el laboratorio, el numero de veces en que se enceuntra repetida la secuencia ATTT. Este numero varia entre los individuos generando fragmentos de ADN que se pueden detectar en el laboratorio por la diferencia en su longitud.

En este ejemplo se observan cinco repeticiones ATTT; pero en realidad  nuestro ADN esta conformado por dos componentes: materno y paterno, de esta manera contamos con dos “juegos” de ADN por celula, asi este individuo tendría en realidad el ADN heredado de su padre, donde detectamos las 5 repeticiones.

Adicionalmente tendría ADN heredado de su madre, donde al analizar el mismo sitio, debemos observar la misma secuencia de letras repetidas solo que pueden tener un numero diferente de repeticiones, en este caso siete.

Este individuo se codifica asi: 5,7 y cada numero recibe el nombre de “alelo” y según su origen podemos hablar de alelo paterno y alelo materno.

El análisis de esos polimorfismos en una muestra biológica nos proporciona el conjunto de los  distintos alelos presentes lo que corresponde a un perfil genético de esa muestra, y que se considera único para cada individuo siempre que se analicen un número suficiente de polimorfismos y que no se comparen perfiles pertenecientes a gemelos univitelinos.

El perfil genético obtenido se compara con el de muestras de origen conocido y se estudia según los casos, la posibilidad de que pertenezca o no a una persona determinada o se compara con muestras de familiares y se estudia la relación de parentesco.

Una de las grandes ventajas  de la aplicación de los polimorfismos de ADN es la posibilidad de su estudio a través de cualquier tipo de muestra biológica, donde hay presencia de células sangre, pelos, saliva, esperma, huesos, dientes, etc., y a partir de cantidades muy pequeñas.

APLICACIONES FORENSES

La aplicación de la prueba de ADN en la práctica forense se ha implementado principalmente en las siguientes áreas:

1.- En criminalística, con el análisis de vestigios biológicos  de interés criminal.

2.- En procesos de filiación, paternidad y maternidad.

3.- En identificación de cadáveres y/o restos cadavéricos.

INVESTIGACION DE VESTIGIOS BIOLOGICOS DE INTERES CRIMINAL

La aplicación del análisis de los polimorfismos genéticos, al estudio de los vestigios biológicos presentes en la victima, en la escena del crimen o en elementos recuperados de ellas es, en muchas ocasiones, la clave para la participación de una persona en un hecho delictivo.

El análisis se puede aplicar a cualquier tipo de vestigio biológico, sangre pelos, semen, saliva, tejidos, etc. Y, sobre objetos que los contengan.

Se analiza el vestigio biológico y el perfil genético obtenido es comparado con una muestra de la persona o personas implicadas en el hecho delictivo.

Si el perfil genético no coincide podemos excluir a esa persona como el origen de la muestra biológica.

En el caso contrario cuando los perfiles obtenidos de las muestras tomadas a las personas involucradas (muestras indubitadas) y las recolectadas como elementos materiales probatorios (muestras dubitadas) coinciden entre si, es imprescindible realizar un análisis matemático-estadístico de los resultados obtenidos con el fin de calcular la probabilidad de que el vestigio analizado provenga de ese individuo.

INVESTIGACION BIOLOGICA DE LA PATERNIDAD Y MATERNIDAD

Una de las aplicaciones mas frecuentes de la prueba genética en el campo forense es la investigación biológica de la paternidad.

Los polimorfismos de ADN se consideran caracteres hereditarios que se transmiten de padres a hijos siguiendo las leyes de Mendel, por lo que la prueba de filiación o de paternidad se basa en el análisis de los perfiles genéticos de las distintas personas que integran la investigación y la comparación entre ellos.

En un caso sencillo, se realiza la prueba de paternidad sobre un grupo de tres personas: la madre (que se supone), el hijo y el padre. Primero comparamos el perfil genético del hijo con el de la madre quienes deben de compartir un alelo, y los alelos que no comparte con ella habrán sido transmitidos y deberán estar presentes en el padre biológico. Si no están presentes podemos excluir a esa persona como  padre biológico. En el caso contrario cuando los alelos coinciden, se realiza el análisis matemático-estadístico para calcular la probabilidad de esa paternidad.

Existen otras situaciones un poco mas complejas en la que no es posible contar con todo el grupo familiar y solamente se cuenta con el presunto padre o en las que se hace necesario acudir a otros familiares del presunto padre biológico, con el fin de deducir su perfil genético y luego compararlo con el presunto hijo biológico, debido a que éste está ausente (padre).

Cuando no podemos contar con uno de los progenitores por ausencia o fallecimiento podemos obtener el perfil genético del ausente recurriendo al estudio de restos óseos o piezas dentales procedente de la exhumación del cadáver; el estudio de muestras o vestigios biológicos de cuando vivía (biopsia u otras muestras clínicas, objetos personales con restos de células).

Cuando se requiere el estudio de familiares directos donde se deduce el perfil genético del progenitor, por ejemplo, en el caso de una investigación de paternidad donde el padre es fallecido y no es posible la exhumación o fue cremado, la información  podría ser deducida de:

·         Los hijos biológicos reconocidos legalmente junto con sus respectiva (s) madre (s) (mínimo dos hijos).

·         Los padres biológicos del fallecido (abuelos paternos).

·         Hermanos biológicos del fallecido junto con uno de los progenitores.

IDENTIFICACION DE CADAVERES Y/O RESTOS CADAVERICOS

En el campo de la identificación de personas, los análisis de ADN, se fundamentan en el mismo principio que soporta a otras disciplinas forenses que laboran en este campo: la diversidad humana. Del mismo modo como el dactiloscopista, el patólogo, el odontólogo o el antropólogo, buscan en el cadáver rasgos anatómicos que puedan constituirse en indicios de identidad, las pruebas genéticas detectan las variantes de ADN en las personas y que constituyen códigos de identidad prácticamente individuales.

La investigación de polimorfismos de ADN en muestras de cadáveres o restos cadavéricos amplia la posibilidad de conocer con la identidad de la persona a la que pertenecen, ya que en muchas ocasiones otros métodos tradicionales no lo permiten.

El ADN es una molécula muy estable en el medio ambiente, lo que permite su estudio en restos de gran antigüedad, aunque las posibilidades de éxito dependen más de las condiciones de conservación que de la antigüedad de las muestras.

Antes de proceder al estudio de un caso de identificación en el laboratorio de genética es importante establecer por parte de los médicos y/o antropólogos forenses, la pertinencia del mismo a partir de la evaluación previa de las partes corporales exhumadas.

En muchas situaciones donde por las circunstancias del hecho, no existe la posibilidad de lograr una identificación fehaciente ya sea por cotejo dactiloscópico, carta dental o por hallazgos radiológicos, y el estudio preliminar de los restos orienta hacia una presunta identidad como ante muestras biológicas antiguas, restos o fragmentos humanos, etc., la prueba del ADN va a ser la única vía de investigación.

El tipo de muestras a analizar depende del estado del cadáver o los restos encontrados pudiendo encontrar situaciones  muy diferentes.

En el abordaje de desastres masivos, los protocolos de estudio pueden variar dependiendo de las circunstancias del caso y particularmente del tipo de muestra disponible y del estado de degradación o descomposición en que se encuentren. Para algunos servicios forenses, el cotejo genético puede ser la primera alternativa de identificación.

También es importante definir con claridad en un desastre masivo natural o accidental donde es muy común el alto grado de fragmentación corporal, la pertinencia de realizar múltiples análisis genéticos entre partes corporales buscando  recuperar la mayor cantidad de fragmentos pertenecientes aun mismo cuerpo o, acordar con los familiares de las victimas la inhumación colectiva de los fragmentos o partes no analizadas, una vez se completen todos los perfiles de ADN esperados para el grupo de victimas y se hayan identificado en su totalidad.

En lo que concierne al análisis por ADN resulta útil elegir al momento de muestrear, al familiar adecuado ya que en muchas ocasiones la muestra que se toma no es la más informativa para hacer la identificación. El cotejo mas informativo es aquel donde es posible establecer un triangulo de posibles parientes en el grado mas cercano de consanguinidad. En otras palabras, un trio madre e hijo (a), donde el individuo a identificar sea alguno de ellos.

Antes de realizar la toma de muestras a supuestos familiares, se debe interrogar sobre la existencia y disponibilidad de familiares consanguíneos cercanos.

CALCULO PROBABILISTICO

Para todas las situaciones mencionadas y en los casos de coincidencia, para realizar el análisis matemático-estadístico es necesario contar con bases de datos poblacionales. Estas bases de datos se obtienen realizando estudios en las poblaciones con el fin de establecer la frecuencia con la que un determinado alelo se encuentra repetido en esa población.

El calculo probabilístico debe realizarse con la base de datos de frecuencias poblacionales mas cercana a la población donde ocurrieron los hechos, y de esta manera es posible determinar con muy altos niveles de certeza la probabilidad de que un individuo porte cierta combinación de variantes genotípicas, que lo hacen prácticamente único en la población del país.

La distribución poblacional de muchas variantes genéticas ha sido estudiada en muchas poblaciones a nivel mundial.

ANALISIS DE ADN MITOCRONDRIAL

El ADNmitocondrial (ADNmt) se encuentra ubicado en citoplasma de las células de un organelo llamado mitocondria. En un fragmento circular de ADN compuesto por 16.569 pares de bases (pb), característica que lo hace mas estable que el ADN nuclear. Además se hereda exclusivamente por línea materna, es abundante en el citoplasma de las células, es más pequeño que el ADN nuclear y se conoce la totalidad de su secuencia lo cual es útil para estudiar su variabilidad.

En la investigación forense se recurre al análisis del ADNmt como herramienta alternativa cuando la muestra biológica es escasa (cabellos), cuando se sospecha que el ADN nuclear se encuentra fragmentado (restos óseos), cuando el análisis de marcadores STR nucleares no arroja resultados concluyentes que permitan determinar un perfil de ADN y en casos de  identificación cuando solo se cuenta con familiar (es) por línea materna como hermanos, abuela y/o tíos maternos.

La razón por la cual el ADN mitocondrial se hereda por via materna es debido a que el ovulo por su tamaño aporta la mayor cantidad de citoplasma durante la fecundación. Por el contrario, el espermatozoide, tiene un tamaño menor y al momento de la fecundación solamente ingresa la cabeza de éste y no la cola que es donde se ubica la gran mayoría de mitocondrias que llevarían la herencia paterna. Por tanto, todos los parientes, los hombres y mujeres relacionados con el mismo origen materno deben portar la misma secuencia de ADNmt lo cual no permite su uso como análisis único para la identificación individual.

La molécula de ADNmt tiene una región muy importante llamada región d-loop (displacement loop), también conocida como región control. Esta región se subdivide a su vez en dos subregiones: la región hipervariable I (HVI) y la región hipervariable II (HVII) las cuales tienen aproximadamente el mismo tamaño cada una 400 pb.  Es la región con mayor variabilidad interpersonal, allí se acumulan mutaciones que se van perpetuando en las personas que proceden de una misma línea materna (y por tanto, deberían tener exactamente el mismo ADNmt).

TECNICAS DE ANALISIS DEL ADN MITOCONDRIAL

El laboratorio de genética forense utiliza la técnica de secuenciación para conocer el orden en el que están los nucleótidos o las bases nitrogenadas que componen el fragmento de ADNmt que se esta analizando y compararlas con una secuencia internacionalmente aceptada como referente universal. Esta secuencia se conoce como la secuencia de Anderson o Cambridge Reference Sequence (CRS). Con respecto a ella se informan solamente los cambios que se observan. El análisis se realiza con ayuda de programas de computador que editan y alinean los textos de las secuencias que se investigan con respecto a la secuencia de referencia.

En los casos de identificación lo que se busca es comparar la secuencia obtenida a partir de las muestras tomadas a la victima o desaparecido y compararlas con la secuencia familiar, en este caso si se trata de familiares por línea materna entre si las secuencias compartirán el mismo conjunto de diferencias con respecto a la secuencia Anderson.

MARCADORES DE CROMOSOMA –Y

Las estadísticas de criminalidad en todos los países vinculan al hombre (varón) con los crímenes mas violentos, tanto en el papel de agresor como el de la victima. Más del 90% de homicidios y más del 99%  de los delitos sexuales en el mundo son cometidos por hombres, y se vinculan también con miles de casos cada año relacionados con  paternidad.

El cromosoma –Y constituye en un marcador natural del sexo masculino donde también podemos detectar polimorfismos de ADN tipo microsatelites OSTR-Y, los cuales se combinan con un “bloque de información” (haplotipo) que no sufre recombinación con otros cromosomas y en contraste con el ADNmt se hereda exclusivamente de padres a hijos varones.

El hijo hereda las mismas variantes de ADN que porta su padre, y las compartirá con sus hijos y hermanos varones, sus tíos paternos, su abuelo paterno, etc. De esta manera, el cromosoma Y se constituye como un marcador de linaje al igual que sucede con el ADN mitocondrial.

Aunque se suele pensar que la falta de recombinación y el tipo de herencia del cromosoma -Y le restan poder de identificación, este marcador forense es de gran utilidad en la investigación criminal; por ejemplo en muestras escasas donde se sospecha presencia de ADN masculino, en mezclas de células en los casos de violación por dos o mas agresores o  en homicidios; y en la identificación de personas a través de la investigación del parentesco donde los STRs de cromosoma –Y pueden ayudar a determinar la filiación paterna de los hijos varones cuando el presunto padre no esta disponible, o en resolver casos donde los marcadores autosómicos no son suficientes para emitir una conclusión.

En los casos de identificación de personas desaparecidas, si se cuenta con familiares varones de las victimas y con la información que permita establecer los posibles parentescos entre ellos, el cromosoma –Y permitirá detectar la “marca paterna” que aporte información sobre la identidad de estos restos.

En conclusión, cuando solamente se puede realizar un análisis de ADN mitocondrial o de marcadores del cromosoma Y, no se genera una “identificación” individual. El resultado coincidente en estos casos indicara solamente que puede corresponder a esa persona o a algún familiar por línea paterna o materna del individuo que se esta analizando. Aun así, el juez podrá utilizar material probatorio adicional para tomar una decisión sobre el resultado que el laboratorio de genética ha emitido.

MARCADORES DE CROMOSOMA –X

La utilización de marcadores del cromosoma –X también ha recibido gran atención en el campo forense. En este caso los STRs se encuentran en doble dosis para las mujeres (XX), mientras que en el hombre están representados por una sola dosis (XY).

La principal aplicación de estos marcadores es para determinar parentesco ya sea en caso de paternidades o para identificar personas, como herramienta complementaria.

En los casos de paternidad permiten relacionar al presunto padre con sus hijas ya que el aporta el mismo cromosoma X a todas sus hijas.

Una de las aplicaciones de este hecho es, por ejemplo, para determinar si dos mujeres que han sido separadas desde niñas son hermanas o no.

También es útil para establecer la relación de parentesco entre una abuela y su nieta cuando ambos padres están ausentes. En estas situaciones complicadas de parentesco los marcadores de cromosoma –X son mas informativos que los STRs autosómicos porque dan la oportunidad de excluir mas fácilmente que los marcadores utilizados de rutina.

Los marcadores de los cromosomas sexuales son los únicos que permiten excluir sin lugar a equivocarse en los casos de personas relacionadas y que están involucradas en un caso de filiación.