Криминалистическое исследование ДНК человека. Учебное пособие

казано, что ДНК является обязательным компонентом всех живых клеток. Первые доказательства генетической роли ДНК (как вещества наследственности) были получены в 1944 г. группой американских ученых (О. Эйвери и др.), которые в опытах на бактериях однозначно установили, что с ее помощью наследуемый признак может быть перенесен от одной клетки к другой.

К середине XX в. работами английских ученых (А. Тодд и др.) было окончательно выяснено строение нуклеотидов, которые служат мономерными звеньями в молекуле ДНК, и тип межнуклеотидной связи.

В1950 г. американский биохимик Э. Чаргафф обнаружил существенные различия в нуклеотидном составе ДНК из разных источников. Кроме того, оказалось, что состав нуклеотидов в молекуле ДНК подчиняется ряду закономерностей, главные из которых — равенство суммарного количества пуриновых и пиримидиновых оснований и равенство количества аденина и тинина (А-Т) и гуанина и цитозина (Г-Ц).

В1953 г. американский биохимик Дж. Уотсон и английский физик Ф. Крик на основании рентгеноструктурного анализа кристаллов ДНК (лаборатория М. Уилкинса), и опираясь на данные Чаргаффа, предложили трехмерную модель ее структуры. Согласно этой модели, молекулы ДНК представляют собой две правозакрученные вокруг общей оси полинуклеотидных цепи, или двойную спираль. На один виток спирали приходится примерно 10 нуклеотидных остатков. Эти цепи не связаны ковалентно, а соединяются водородными связями, возникающими между азотистыми основаниями.

В1986 г. с целью установления отцовства началось типирование генома человека Алексом Джефрисом с помощью метода полиморфизма длин рестрикционных фрагментов (ПДРФ). Этот год в геномной дактилоскопии считается основополагающим.

В1987 г. техника геномной идентификации по ДНК была определена в судебно-медицинской практике Великобритании как метод судебномедицинской экспертизы.

В1988 г. ФБР впервые применяет анализ ДНК для идентификации лич-

ности, а с 1998 г. в США уже на федеральном уровне начала функционировать база данных ДНК человека — система «CODIS». Криминалистический ДНК-анализ в США был повсеместно освоен за короткое время. По официальным данным департамента полиции, курирующего криминалистические лаборатории во всех штатах, еще в 2000 г. более 89 % лабораторий были оснащены генетическими анализаторами. Все это — анализаторы ABI PRISM производства компании Applied Biosystems (ABI). По тем же данным, более 88 % лабо-

11

раторий в США используют идентификационные наборы ABI. За относительно небольшой период времени, прошедший с того момента как ДНК-анализ вошел в арсенал средств системы уголовного правосудия США, его значение получило убедительные подтверждения. В США доля нераскрытых изнасилований и убийств внушительна. Расчеты показывают, что если к ним добавить нераскрытые преступления против собственности, которые, возможно, содержат биологические доказательства, то по стране число таких преступлений составляет 700 000. Более того, по сообщениям правоохранительных органов, более чем из 400 000 случаев нераскрытых изнасилований и убийств в целом по стране, приблизительно в половине случаев, вероятно, имеются биологические доказательства, которые можно использовать для ДНК-анализа. Таким образом, с учетом имеющихся нераскрытых преступлений против собственности, для которых получены биологические доказательства, в общенациональном масштабе 553 821 случаев нераскрытых изнасилований, убийств и преступлений против собственности могут быть исследованы на ДНК.

В криминалистике ДНК-анализ стремительно распространяется по всему миру. В Австралии для идентификации используется другой набор производства Applied Biosystems — Profiler+, на долю которого приходится 95 % рынка. В странах Азии применяются также, помимо Profiler+, наборы Profiler и SGM+ (ABI). По данным за 2004 год, в КНР активно действуют 116 генетических анализаторов Applied Biosystems, в дальнейшем планируется оснащение экспертного центра по каждой провинции 16-капиллярным генетическим анализаторам, а криминалистической лаборатории среднего по численности населения города — 4-х капиллярным анализатором производства ABI4.

Англия признана во всем мире как страна, имеющая наиболее эффективный и рациональный подход к использованию судебной технологии ДНК. С момента учреждения национальной базы данных ДНК (NDNAD) 10 апреля 1995 года, Англия стала мировым лидером в разработке инновационных способов использования ДНК для идентификации подозреваемых, защиты невиновных и обвинения виновных. Технология ДНК и занесение ДНК в базу данных стали центральными в процессе уголовного розыска. Решение полностью интегрировать технологию ДНК и последующий успех национальной базы данных ДНК могут быть приписаны трем главным факторам: политическому желанию Министерства внутренних дел, технической способности судебной научной службы и желанию эксплуатации, выраженному полицией. Основой расследо-

4 Сафаров Г., Ибрагимхалилова Р. Что скрывает ваш ДНК? // Infocity. 2008. № 4. С. 49.

12

ваний, ведущихся посредством исследования ДНК, в Англии и Уэльсе является их обширная база данных ДНК. Однако множество факторов вносят вклад в успех подхода Соединенного Королевства к судебному применению ДНК.

ВВеликобритании, например, сразу же после рождения ребенка определяют его ДНК и вносят в банк данных, откуда позже берется необходимая информация, особенно при возникновении чрезвычайных ситуаций (это отражено

взаконодательстве Великобритании). В 26 странах Европы созданы и используются базы данных ДНК, благодаря которым осуществляется раскрытие и расследование преступлений на международном уровне. Так, только в Великобритании, по официальным данным, ежедневно благодаря этой базе раскрываются сотни преступлений, а за год эта цифра достигает 52 тысяч. Но в отличие от США и России, где генотипирование образцов включает 13 локусов, Великобритания использует преимущественно набор SGM+ (ABI) для тестирования по 10 локусам. Этим же набором для идентификации пользуются в Европе: в Австрии, Дании, Ирландии, Нидерландах, Норвегии, Польше, Португалии, Словении, Финляндии, Франции, Хорватии, Швеции и Швейцарии.

Вроссийской криминалистике развитие методов ДНК-анализа (генотипоскопии) началось с 1988 г., когда Государственным комитетом СССР по науке и технике было принято решение об организации лаборатории генотипоскопии на базе Всесоюзного научнокриминалистического центра МВД СССР (ныне ГУ ЭКЦ МВД России). В связи с отсутствием необходимого оборудования и помещений первые опыты были начаты на базе Всесоюзного центра психического здоровья АМН СССР. Там уже проводились исследования ДНК человека для установления причин многих психических заболеваний, таких как шизофрения, болезнь Альцгеймера и др. В тот период перед экспертами-биологами стояла задача разработать научно обоснованные методики анализа ДНК следов биологического происхождения, изъятых с мест происшествий. В 1990 г. была проведена первая генотипоскопическая экспертиза5.

Методы анализа ДНК оказались чрезвычайно интересны для криминалистики, так как ДНК обладает индивидуальной специфичностью (совпадает только у однояйцовых близнецов), идентична в любой ядросодержащей клетке организма одного человека и неизменна на протяжении всей его жизни. Одним из главных положительных моментов следует отметить то, что при проведении одного исследования можно выявить множество признаков, которые позволяют

5 Научные и практические аспекты криминалистического ДНК-анализа: Учебное пособие. М.: ГУ ЭКЦ МВД России, 2001. С. 5.

13

с большой долей вероятности устанавливать происхождение следа от конкретного лица, а также биологическое родство. Кроме того, использование методов анализа ДНК позволяет определять половую принадлежность исследуемых объектов.

Развитие и совершенствование методов криминалистического ДНК-анализа способствовало тому, что современная технология исследования ДНК позволяет успешно изучать:

-практически все ткани и биологические жидкости организма человека, содержащие ДНК;

-биологические объекты, загрязненные микрофлорой;

-микроколичества биологического материала (теоретически возможно исследовать ДНК, выделенную из одной клетки);

-смешанные следы.

Особенно ценна возможность создания криминалистических учетов, когда необходимо накопление и сохранение данных исследования для последующего поиска подозреваемых лиц путем сравнения их данных с уже имеющимися в базе. В нашей стране еще в 1994 г. было принято решение о создании «ген- но-дактилоскопических учетов», но в связи со сложной экономической ситуацией работа в этом направлении практически приостановлена. Только 19 ноября 2008 года Государственной Думой Федерального Собрания Российской Федерации был принят разработанный ЭКЦ МВД России по поручению Правительства РФ федеральный закон «О государственной геномной регистрации в Российской Федерации».

Вступление в силу данного закона стало способствовать повышению качества расследования и уровня раскрываемости преступлений против личной безопасности граждан, а также увеличению уровня организации и эффективной работы органов внутренних дел по розыску без вести пропавших граждан и установлению личности неопознанных трупов.

Опыт применения ДНК-анализа в практике ГУ ЭКЦ МВД России и зарубежных лабораторий показал его высокую эффективность, поэтому в настоящее время ДНК-идентификация имеет существенный приоритет в практике экспертно-криминалистических служб ряда индустриально развитых стран мира (Великобритании, Германии, США и др.).

14

§ 2. Понятие, строение, свойства ДНК и ее значение для криминалистической идентификации личности

Ведущую роль в хранении и передаче наследственной информации потомкам и реализации ее в ходе индивидуального развития каждого организма играют нуклеиновые кислоты.

Нуклеиновые кислоты (от лат. nucleus — «ядро») — высокомолекулярные органические соединения, биополимеры (полинуклеотиды), образованные остатками нуклеотидов. На Земле в каждом живом организме присутствуют 2 типа нуклеиновых кислот: рибонуклеиновая кислота (РНК) и дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК). ДНК и РНК состоят из мономерных единиц — нуклеотидов, поэтому нуклеиновые кислоты называют полинуклеотидами.

Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) является носителем генетиче-

ской информации обо всех признаках организма и представляет собой сложное высокомолекулярное соединение, состоящее из последовательности химически связанных между собой нуклеотидов. Каждый нуклеотид включает в себя азотистое основание, состоящее из атомов углерода и азота, пятиуглеродное сахарное кольцо (дезоксирибозу) и остаток фосфорной кислоты или фосфатную группу.

Рис. 1. Молекула ДНК

15

Азотистые основания делятся на два типа: пуриновые и пиримидиновые. Пурины имеют по два конденсированных кольца: одно — пятичленное, другое — шестичленное. Пиримидины состоят из одного шестичленного кольца. В состав ДНК входят четыре азотистых основания: аденин, гуанин (тип — пуриновые), цитозин, тимин (тип — пиримидиновые). Эти основания обычно обозначаются их начальными буквами: A, G, Т и С. Азотистые основания соединены с дезоксирибозой (сахаром) гликозидной связью, которая в случае пиримидинового основания образуется между первым атомом пентозного кольца и третьим атомом основания, а в случае пуринового основания — между первым атомом пентозного кольца и девятым атомом основания. Данное соединение (т.е. соединение, состоящее из азотистого основания и сахара) называется

нуклеозидом.

Соединение нуклеозида с остатком фосфорной кислоты называется нуклеотидом. Особенностью этих соединений является то, что связи между фосфатными группами являются высокоэнергетическими, т.е. при их разрыве освобождается значительное количество энергии, которая может быть использована для различных клеточных процессов. Кроме того, нуклеозидтрифосфаты (сокращенно обозначаемые как dNTP) являются соединениями, из которых синтезируется ДНК.

Рис. 2. Схема строения ДНК

16

Азотистые основания имеют плоскую форму и располагаются парами перпендикулярно оси спирали. Каждое основание на одной из цепей связывается с одним определённым основанием на второй цепи. Такое специфическое связывание называется комплементарным. Пурины комплементарны пиримидинам (то есть способны к образованию водородных связей с ними): аденин образует связи только с тимином, а цитозин — с гуанином.

Фосфатные группы располагаются с внешней стороны спирали, имеют отрицательный заряд и требуют нейтрализации ионами металлов или положительно заряженными белками.

ДНК имеет четыре уровня организации.

Первичная структура представлена цепочкой нуклеотидов, последовательность которых строго соблюдается для каждого отдельного организма, и которые связаны между собой фосфодиэфирными связями, т.е. нуклеотиды образуют цепь, остов которой состоит из чередующихся остатков дезоксирибозы и фосфорной кислоты, соединенных фосфодиэфирной связью.

Вторичная структура молекулы ДНК представляет собой спиралевидную структуру, состоящую из двух цепей последовательно связанных нуклеотидов. Модель вторичной структуры, которая и по сей день является общепризнанной, была предложена в 1953 году учеными Уотсоном и Криком. Согласно ей, ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепей, скрученных в спираль. Эти цепи не связаны ковалентно, а соединяются водородными связями, возникающими между азотистыми основаниями.

К основным характеристикам вторичной структуры относится следующее:

-состав каждой цепи ДНК строго специфичен для вида;

-связь между цепями водородная, образуется по принципу комплиментарности азотистых оснований;

-полинуклеотидные цепи обвивают друг друга, образуя правозакрученную спираль, которая называется «хеликс»;

-остатки фосфорной кислоты располагаются снаружи спирали, азотистые основания — внутри.

Третичная структура ДНК — это суперспирализация ДНК. То есть мало того, что в молекуле две цепочки скручиваются друг с другом, для большей компактности ДНК наматывается на специальные белки — гистоны.

Самый последний уровень ДНК — хромосома. Каждая молекула ДНК упакована в отдельную хромосому. В диплоидных клетках человека их содержится 46. Общая длина ДНК всех хромосом клетки составляет 1,74 м, но она

17

упакована в ядре, диаметр которого в миллионы раз меньше. Чтобы понять, насколько плотно в хромосоме уложена носительница генетической информации, представьте следующее: если бы Эйфелева башня прошла все этапы компактизации, как и ДНК, ее можно было бы поместить в спичечный коробок.

Рис. 3. Первичная, вторичная и третичная структура ДНК

Таким образом, по своему строению ДНК является сложным полимерным соединением. Молекула ДНК имеет форму двойной спирали, и ее воспроизведение основано на том, что каждая цепь служит матрицей для сборки новых молекул.

Рибонуклеиновая кислота (РНК) — это однонитевой биополимер, в

качестве мономеров которого также выступают нуклеотиды. Матрицей для синтеза новых молекул РНК являются молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты.

РНК напоминает по своему строению одну цепь ДНК. Нуклеотиды, входящие в состав РНК: гуанин, аденин, цитозин, урацил. В отличие от молекулы ДНК, в качестве углеводного компонента рибонуклеиновой кислоты выступает не дезоксирибоза, а рибоза. Вторым существенным отличием в химическом строении РНК от ДНК является отсутствие в молекуле рибонуклеиновой кислоты такого нуклеотида как тимин. В РНК он заменён на урацил. Функции РНК

18

различаются в зависимости от вида рибонуклеиновый кислоты. В цитоплазме клеток присутствуют 3 типа рибонуклеиновых кислот: матричные РНК (мРНК), рибосомальные РНК (рРНК) и транспортные РНК (тРНК). Они различаются по первичной структуре, молекулярной массе, конформации, продолжительности жизни и, самое главное, по функциональной активности.

Матричные РНК (мРНК). Данный вид РНК располагается как в ядре, так и в цитоплазме клетки. Основное их назначение — перенос информации о строении белка от дезоксирибонуклеиновой кислоты к рибосомам, где и происходит сбор белковой молекулы.

Рибосомная РНК (рРНК) — самый распространенный вид РНК (около 90 % от всех молекул данного вида в клетке). РРНК расположена в рибосомах и является матрицей для синтеза белковых молекул. Имеет наибольшие, по сравнению с другими видами РНК, размеры.

Транспортная РНК (тРНК) расположена, преимущественно, в цитоплазме клетки. Основное ее назначение — осуществление транспорта (переноса) аминокислот к месту синтеза белка (в рибосомы). Транспортная РНК составляет до 10 % от всех молекул РНК, располагающихся в клетке и имеет наименьшие, по сравнению с другими РНК-молекулами, размеры (до 100 нуклеотидов).

Таблица 1

Сравнительная характеристика ДНК и РНК

19

ДНК каждого человека неповторима. Молекула ДНК насчитывает 3 млрд нуклеотидов. Сравните, к примеру, с любым алфавитом — сколько из букв можно составить слов? А теперь представьте, сколько разных молекул ДНК можно создать из 3 млрд составных элементов. Вероятность совпадения генотипа при условии исследования 10–15 систем — около 10 в минус двадцатой степени. Даже суммарного количества людей за все время существования человечества недостаточно для того, чтобы говорить о возможном совпадении ДНК у двух индивидуумов. Все это позволяет делать вывод о возможности криминалистической идентификации личности с высокой степенью точности.

Каждая клетка содержит всю необходимую для развития и существования организма информацию. Хранится эта информация в полном наборе генов6 организма — геноме. Человек при зачатии наделяется двумя собственными цепочками ДНК, по одной от отца и от матери, и приобретает свой специфический геном. Каждый из нас имеет одинаковое количество генов — порядка 30 000. Тем не менее, все мы разные. Это обусловлено различиями в структуре генов каждого человека, что и определяет нашу индивидуальность. Именно поэтому каждый человек имеет характерные только для него особенности организма: обмен веществ, усвоение пищи и медикаментов, реакцию на факторы

6 Ген представляет собой участок ДНК, задающий последовательность определённого полипептида.

20